一种马铃薯损伤及表面黏土附着监测系统、方法和收获机

技术领域

本发明属于马铃薯收获过程中损伤和表面黏土附着监测技术领域，尤其涉及一种马铃薯损伤及表面黏土附着监测装置和收获机。

背景技术

近年来，马铃薯在我国的种植面积不断增加，已成为我国的主要粮食作物之一，种植域广泛，然而在马铃薯的收获过程中，会造成一定程度的机械损伤，目前虽然有用于监测马铃薯损伤的方法，但是缺少对于受损率的统计，机手在收获过程中不能实时了解马铃薯的受损率以至于不能及时调整机械挖掘时的相关工作参数以减少机械损失等。

对于虫眼、腐烂这些损伤也不能监测，不能及时了解马铃薯的品质，且仅能对马铃薯的单面进行拍摄，因此无法获得另一面的损伤情况，会造成计算误差。

此外，马铃薯表面附着黏土过多会导致马铃薯的含杂率提高，因而会被认为收获质量不高，品质不好，从而造成价格不高，过多的泥土进入马铃薯存薯箱后附着或者沉积在箱内，影响箱内环境，目前的马铃薯收获技术中，尚无对于马铃薯表面附着泥土的监测，机手不能根据泥土附着率及时调整薯土分离装置的工作参数进一步导致收获质量不高。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种马铃薯损伤及表面黏土附着监测系统和方法，至少解决上述技术问题之一，降低马铃薯的受损率，提高马铃薯的收获质量。

本发明还提供一种收获机，该收获机包括所述马铃薯损伤及表面黏土附着监测系统。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种马铃薯损伤及表面黏土附着监测系统，包括监测装置和控制单元；

所述监测装置用于拍摄进入集薯箱前马铃薯的图片，并反馈给控制单元；

所述控制单元根据马铃薯的图片识别出马铃薯薯体边界、损伤部位边界以及附着泥土边界，计算马铃薯的受损率和泥土附着率；损伤部位包括机械受损部位，当所述控制单元识别出马铃薯的总机械受损率超过预设值时，将数据反馈给机手，用以调整挖掘装置的挖掘深度；当所述控制单元识别出马铃薯的泥土附着率超过预设值时，将数据反馈给机手，用于调节马铃薯收获机输送分离装置的线速度和振动频率。

上述方案中，所述控制单元对监测装置拍摄的马铃薯的图片通过HSV颜色空间进行边界分割，根据预设的马铃薯薯体、损伤部位、附着泥土的颜色阈值对监测装置拍摄的马铃薯的图片进行马铃薯薯体、损伤部位、附着泥土的颜色上色与区分；完成颜色区分后即可根据颜色分布以及不同颜色的边界得到泥土包围圈、薯体包围圈、损伤部位包围圈，并计算马铃薯的损伤率和泥土附着率；所述马铃薯的损伤率是通过坐标填块充法和/或积分法计算得到的，马铃薯的泥土附着率是通过积分法计算得到的。

上述方案中，还包括翻转装置；所述监测装置包括第一工业相机和第二工业相机；所述翻转装置用于将马铃薯翻转；第一工业相机拍摄马铃薯的上表面图片后传送到控制单元，控制单元控制翻转装置将马铃薯翻转，第二工业相机拍摄马铃薯的下表面图片后传送到控制单元，控制单元结合马铃薯上下表面图片的计算损伤率。

进一步的，所述翻转装置包括电机、电动缸和拨齿机构；所述拨齿机构包括转动轴，转动轴上设有多个拨齿，所述电机与转动轴的端部连接、用于驱动转动轴旋转，所述电动缸用于与电机连接，用于驱动电机带动拨齿机构上下移动。进一步的，所述马铃薯的损伤率是分别利用坐标填充块法和积分法计算后，再取两者的平均值作为受损率。

上述方案中，所述马铃薯的受损部位还包括虫眼、腐烂中的一种或多种的组合，因此马铃薯的损伤率包括机械损伤、虫眼、腐烂的受损率中的一种或多种的总和；所述控制单元计算机械损伤、虫眼、腐烂的受损率，并通过显示器显示。

上述方案中，所述控制单元使用坐标系将马铃薯的泥土包围圈和薯体包围圈分割为上下两部分，将上下两部分的边界线进行函数拟合，对该函数进行积分计算出两个包围圈的面积，泥土包围圈面积减去薯体包围圈面积后再除以薯体包围圈的面积即为单个马铃薯的泥土附着率，并计算马铃薯泥土最长附着距离，监测装置拍摄的马铃薯的图片中多个马铃薯的泥土附着率之和除以图片中马铃薯的总个数即得到马铃薯的泥土附着率，图片中多个马铃薯的泥土最长附着距离之和除以图片中马铃薯的总个数即得到马铃薯泥土最长附着距离，当马铃薯的泥土附着率超过预设值时，将数据反馈给机手，结合马铃薯的泥土附着率和马铃薯泥土最长附着距离用于调节马铃薯收获机输送分离装置的线速度和振动频率。

一种收获机，包括所述的马铃薯损伤及表面黏土附着监测系统。

一种根据所述的马铃薯损伤及表面黏土附着监测系统的控制方法，包括以下步骤：

所述监测装置拍摄进入集薯箱前马铃薯的图片，并反馈给控制单元；

所述控制单元根据马铃薯的图片识别出马铃薯薯体边界、损伤部位边界以及附着泥土边界，计算马铃薯的受损率和泥土附着率；

当所述控制单元识别出马铃薯的机械受损率超过预设值，

将数据反馈给机手，用以调整挖掘装置的挖掘深度；

当所述控制单元识别出马铃薯的泥土附着率超过预设值时，将数据反馈给机手，结合马铃薯的泥土附着率和马铃薯泥土最长附着距离用于调节马铃薯收获机输送分离装置的线速度和振动频率。

上述方案中，所述监测装置包括第一工业相机和第二工业相机；所述第一工业相机拍摄马铃薯的上表面图片后传送到控制单元，控制单元控制翻转装置将马铃薯翻转，第二工业相机拍摄马铃薯的下表面图片后传送到控制单元，控制单元结合马铃薯上下表面图片的计算损伤率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过监测装置基于机器视觉技术进行马铃薯图片信息摄取，并传递给控制单元，控制单元根据马铃薯的图片识别出马铃薯薯体边界、马铃薯上的损伤部位边界以及附着泥土边界，计算马铃薯的受损率和泥土附着率，再连同马铃薯最大附着距离，通过调节马铃薯的薯土分离工作参数提高收获质量和效率。

2.本发明通过HSV颜色空间进行边界分割，根据预设的马铃薯薯体、损伤部位、附着泥土的颜色阈值对监测装置拍摄的马铃薯的图片进行马铃薯薯体、损伤部位、附着泥土的颜色上色与区分；完成颜色区分后即可根据颜色分布以及不同颜色的边界得到泥土包围圈、薯体包围圈、损伤部位包围圈，并计算马铃薯的损伤率和泥土附着率；所述马铃薯的损伤率是通过坐标填块充法和/或积分法计算得到的，马铃薯的泥土附着率是通过积分法计算得到的。为保证受损率的检测结果更为准确，所述马铃薯的损伤率是分别利用坐标填充块法和积分法计算马铃薯的受损率，再取两者的平均值作为马铃薯的受损率。受损率可以显示在显示器中，因此机手可以实时了解到马铃薯的受损情况，及时调整相关工作参数，减少经济损失。

3.本发明损伤部位包括机械受损部位，当所述控制单元识别出马铃薯的总机械受损率超过预设值时，将数据反馈给机手，用以调整挖掘装置的挖掘深度，降低马铃薯在收获过程中的机械受损率。

4.本发明所述马铃薯的受损部位还包括虫眼、腐烂中的一种或多种的组合，因此单个马铃薯的损伤率包括机械损伤、虫眼、腐烂的受损率中的一种或多种的总和；所述控制单元计算机械损伤、虫眼、腐烂的总受损率，不但可以了解马铃薯机械损伤，还可以了解马铃薯虫眼、腐烂的受损率，从而及时了解马铃薯的品质，为下一季种植提高参考，例如虫眼率过高可以让种植户知道下一年度种植时是否需要增加农药用量，整体受损率的检测还可为后续马铃薯的用途做出预估，总受损率过高的马铃薯可用于制作工业淀粉，总受损率低的马铃薯可用于制作加工成食品。

5.本发明通过机器视觉技术进行马铃薯图片信息摄取，识别出马铃薯边界与表面附着泥土后，根据积分法计算出泥土附着率，当所述控制单元识别出马铃薯的泥土附着率超过预设值时，将数据反馈给机手，结合马铃薯的泥土附着率和马铃薯泥土最长附着距离用于调节马铃薯收获机输送分离装置的线速度和振动频率，减少使马铃薯表面附着泥土，使提高收获效率与收获质量。

6.本发明通过翻转装置的电动缸与电机双驱动的拨齿机构对马铃薯进行翻面拍摄其上下面的损伤部位，控制单元结合马铃薯上下表面的图片计算损伤率，提高了损伤率检测的精度，解决了传统只能单面检测的问题。

注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不一定必须具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的效果。

附图说明

图1是本发明一实施方式的马铃薯损伤及表面黏土附着监测系统的控制方法流程示意图；

图2是发明一实施方式的拨齿装置结构示意图；

图3是拨齿端面放大图；

图4是马铃薯翻面受力示意图；

图5是本发明一实施方式的马铃薯受损率检测流程示意图；

图6是本发明一实施方式的马铃薯受损部位示意图；

图7是本发明一实施方式的马铃薯机械损伤率计算示意图；

图8是本发明一实施方式的马铃薯泥土附着率检测流程示意图；

图9是本发明一实施方式的马铃薯泥土附着率计算示意图；

图10是本发明一实施方式的马铃薯附着泥土的最长附着距离计算示意图；

图11是本发明一实施方式的马铃薯根据机械损伤程度调节挖掘深度流程示意图；

图12是本发明一实施方式的收获机的部分结构示意图。

图中：1.挖掘装置，2.输送分离装置，3.分离升运换向装置，4.监测装置，4.1.第一工业相机，4.2.第二工业相机，5.集薯箱，6.电机，7.电动缸，8.拨齿机构。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

结合图1所示，一种马铃薯损伤及表面黏土附着监测系统，包括监测装置4和控制单元；

所述监测装置4用于拍摄进入集薯箱5前马铃薯的图片，并反馈给控制单元；

所述控制单元根据马铃薯的图片识别出马铃薯薯体边界、损伤部位边界以及附着泥土边界，计算马铃薯的受损率和泥土附着率；损伤部位包括机械受损部位，当所述控制单元识别出马铃薯的机械受损率超过预设值时，将数据反馈给机手，用以调整挖掘装置1的挖掘深度；当所述控制单元识别出马铃薯的泥土附着率超过预设值时，将数据反馈给机手，用于调节马铃薯收获机输送分离装置2的线速度和振动频率。

在本发明的一个实施方式中，所述监测装置4包括第一工业相机4.1和第二工业相机4.2；第一工业相机4.1用于拍摄马铃薯的上表面图片，第二工业相机4.2用于拍摄马铃薯的下表面图片，还包括翻转机构，所述翻转装置用于将马铃薯翻转，使得监测装置4能拍摄马铃薯的上下表面图片，并将上下表面图片传送到控制单元，控制单元结合上下表面图片的损伤率之和作为单个马铃薯的受损率，提高了损伤率检测的精度。

在本发明的一个实施方式中，所述翻转装置包括电机6、电动缸7和拨齿机构8；所述拨齿机构8包括转动轴，转动轴上设有多个拨齿，所述电机6与转动轴连接用于驱动转动轴旋转，所述电动缸7用于与电机6连接，用于驱动电机6带动拨齿机构8上下移动，所述电机6、电动缸7分别与控制单元连接。

结合图2、3、4所示工业相机4拍摄到马铃薯上表面损伤后，马铃薯在旋转拨齿机构8的作用下实现翻面，首先电机6带动拨齿旋转，拨齿机构8向马铃薯施加一个向左方向的力F1，与此同时，电动缸7向上伸缩，带动拨齿机构8向上运动，同时拨齿机构8向马铃薯施加一个向上的力F2，两个力的合力F3使得马铃薯翻面，翻面后通过工业相机4拍摄到马铃薯下表面损伤，以此计算马铃薯的上下表面的总损伤率，拨齿机构8的端部制作成圆弧光滑面，避免在翻面过程中对马铃薯损伤，电动缸7伸长后再恢复，以保证对下一拨马铃薯的翻面。

所述电动缸7与电机6双驱动的拨齿机构8对马铃薯进行翻面，监测装置4拍摄马铃薯上下表面的损伤图片，提高了损伤率检测的精度，解决了传统只能单面检测的问题。

在本发明的一个实施方式中，马铃薯的损伤类型包括机械损伤、虫眼、腐烂。

在本发明的一个实施方式中，马铃薯的损伤类型的判别可以通过机器视觉结合贝叶斯分类器测定，具体方法可以参考——贝叶斯分类器在马铃薯外品质检测中的应用。

在本发明的一个实施方式中，检测马铃薯机械损伤可采用深度学习的方法，具体方法可以参考——基于深度学习的马铃薯机械损伤检测方法应用研究。在本发明的一个实施方式中，基于深度学习的方法对马铃薯虫眼与腐烂的样本图像进行训练也可检测马铃薯的虫眼与腐烂。

在本发明的一个实施方式中，以机器视觉结合贝叶斯分类器方法为例：建立马铃薯外品质贝叶斯分类器预测模型，先通过机器视觉技术采集虫眼、机械损伤、腐烂3类马铃薯损伤的图像，再对马铃薯的彩色图像提取特征数据，建立不同马铃薯外品质的预测模型，从马铃薯的彩色图像上获取特征信息，并对提取的数据进行平滑，同时结合贝叶斯分类器建立预测模型，输出马铃薯损伤的预测结果。

过程如下：马铃薯样本→提取特征→选定训练集和预测集→建立预测模型(训练集)→预测模结果输出(预测集)在本发明的一个实施方式中，所述控制单元对监测装置4的第一工业相机4.1和第二工业相机4.2拍摄的马铃薯的图片，先通过马铃薯外品质贝叶斯分类器预测模型进行马铃薯损伤的类型判别后，再通过HSV颜色空间进行边界分割，根据预设的马铃薯薯体、损伤部位、附着泥土的颜色阈值对监测装置4拍摄的马铃薯的图片进行马铃薯薯体、损伤部位、附着泥土的颜色上色与区分；完成颜色区分后即可根据颜色分布以及不同颜色的边界得到泥土包围圈、薯体包围圈、损伤部位包围圈，并计算单个马铃薯的损伤率和泥土附着率；所述单个马铃薯的损伤率是通过坐标填块充法和/或积分法计算得到的，单个马铃薯的泥土附着率是通过积分法计算得到的。

本发明的一个实施方式中，优选的，所述单个马铃薯的损伤率是分别利用坐标填充块法和积分法计算单个马铃薯的受损率，再取两者的平均值作为单个马铃薯的最终受损率。

本发明的一个实施方式中，优选的，所述控制单元识别监测装置4拍摄的马铃薯的图片中多个受损的马铃薯损伤率之和除以图片中马铃薯的总个数所得的平均受损率作为图片中多个马铃薯的受损率。

本发明的一个实施方式中，优选的，所述马铃薯的受损部位还包括虫眼、腐烂中的一种或多种的组合，因此单个马铃薯的损伤率包括机械损伤、虫眼、腐烂的受损率中的一种或多种的总和；所述控制单元算机械损伤、虫眼、腐烂的总受损率，并通过显示器显示，不但可以了解马铃薯机械损伤，还可以了解马铃薯虫眼、腐烂的受损率，从而及时了解马铃薯的品质，为下一季种植提高参考，例如虫眼率过高可以让种植户知道下一年度种植时是否需要增加农药用量，整体受损率的检测还可为后续马铃薯的用途做出预估，总受损率过高的马铃薯可用于制作工业淀粉，总受损率低的马铃薯可用于制作加工成食品。

根据本实施例，优选的，所述控制单元使用坐标系将泥土包围圈和薯体包围圈分割为上下两部分，将上下两部分的边界线进行函数拟合，对该函数进行积分计算出两个包围圈的面积，泥土包围圈面积减去薯体包围圈面积后再除以薯体包围圈的面积即为单个马铃薯的泥土附着率，并计算马铃薯泥土最长附着距离，监测装置4拍摄的马铃薯的图片中多个马铃薯的泥土附着率之和除以图片中马铃薯的总个数即得到马铃薯的泥土附着率，多个马铃薯的泥土最长附着距离之和除以图片中马铃薯的总个数即得到马铃薯泥土最长附着距离，当马铃薯的泥土附着率超过预设值时，将数据反馈给机手，结合马铃薯的泥土附着率和马铃薯泥土最长附着距离用于调节马铃薯收获机输送分离装置2的线速度和振动频率。

一种根据所述的马铃薯损伤及表面黏土附着监测系统的控制方法，包括以下步骤：

所述第一工业相机4.1拍摄进入集薯箱5前马铃薯的上表面图片，并反馈给控制单元；

所述控制单元根据马铃薯的上表面图片识别出马铃薯薯体边界、损伤部位边界以及附着泥土边界，计算马铃薯的上表面受损率和泥土附着率；

所述拨齿机构8将马铃薯翻面，第二工业相机4.2拍摄进入集薯箱5前马铃薯的下表面图片，并反馈给控制单元；

所述控制单元根据马铃薯的下表面图片识别出马铃薯薯体边界、损伤部位边界，计算马铃薯的下表面受损率；

损伤部位包括机械受损部位，当所述控制单元识别出马铃薯的上下表面总机械受损率超过预设值，将数据反馈给机手，机手参考数据调整挖掘装置1的挖掘深度；

当所述控制单元识别出马铃薯的总泥土附着率超过预设值时，将数据反馈给机手，结合马铃薯的泥土附着率和马铃薯泥土最长附着距离用于调节马铃薯收获机输送分离装置2的线速度和振动频率。

在本发明的一个实施方式中，优选的，所述马铃薯泥土最长附着距离通过以下步骤得到：

所述第一工业相机4.1拍摄到马铃薯及其附着泥土后，识别边界坐标，将马铃薯的纵向最长距离与横向最长距离标记出，并以交叉点为中心，纵向或者横向的最长距离的一半为半径r

在本发明的一个实施方式中，优选的，结合马铃薯的表面泥土附着率和马铃薯泥土最长附着距离用于调节马铃薯收获机输送分离装置2的线速度和振动频率具体为：

当表面泥土附着率R

当表面泥土附着率R

当表面泥土附着率R

当表面泥土附着率R

其中，m、k为预设的附着率与附着半径临界值，根据薯类以及收获环境确定。

本发明一具体实施方式中，所述监测装置4通过机器视觉技术进行马铃薯图片信息摄取，识别出马铃薯边界与虫眼、机械损伤、腐烂等边界，反别利用坐标填充块法与积分法计算马铃薯的受损率，取两者的平均值作为马铃薯的最终受损率并显示在显示器中，其次通过积分法计算出马铃薯的泥土附着率，再连同马铃薯最大附着半径，通过调节马铃薯的薯土分离工作参数实现高效收获。

在本发明一具体实施方式中，马铃薯的损伤分为机械损伤、虫眼、腐烂等，在机器视觉下不仅可以识别有损伤土豆，还能通过控制单元计算出马铃薯的损伤率、黏土附着率，将结果实时显示，便于机手及时调节其工作参数，保证收获效率，以及了解马铃薯的品质。

结合图5所示，在本发明一具体实施方式中，在第一工业相机4.1拍摄到马铃薯上表面图片后，将图片传输到控制单元，在马铃薯外品质贝叶斯分类器预测模型进行马铃薯损伤的类型判别后，控制单元通过HSV空间根据设定好的颜色阈值进行马铃薯边界、损伤、附着泥土的颜色上色与区分，具体步骤如下：

采用灰度阈值分割法分割图像，该分割方法实际上是输入图像f到输出图像g的一种变换：

式中，T

结合图6所示，完成图像颜色分割后，完成颜色区分后即可根据颜色分布以及不同颜色的边界得到泥土包围圈、薯体包围圈、损伤部位包围圈。随后通过坐标面积块的平移计算马铃薯的总面积以及受损伤部分的面积，以此计算出受损率，通过以下方法实现：

机器视觉识别出马铃薯上表面以及受损范围边界后，控制系统通过坐标面积块计算两者面积，以机械损伤型马铃薯为例，坐标从左边(0，0)开始，随后通过将X坐标增加x

S

n表示填充块数，实际与马铃薯的x方向总长有关，n一般等于

根据上述同样的方法，计算机械损伤域的面积，设计算机械损伤域面积所采用坐标块的长度为x

S

其中，n表示填充块的数量，实际与机械损伤域的x方向总长有关，n一般等于

因此，可计算出马铃薯在机械损伤下的损伤率为：

在本发明的一个具体实施方式中，马铃薯虫眼损伤率与腐烂率同样可以采用上述的机械损伤率的计算方法计算得到。

在本发明的一个具体实施方式中，结合图7所示，为保证计算的损伤率结果更为精确，将上述坐标块面积法连同积分法共同计算损伤率，计算过程如下所示：

同样利用机械损伤型马铃薯为例进行计算，首先通过监测装置4的机器视觉摄取马铃薯与机械损伤边界上表面，随后通过控制单元实现边界坐标捕捉，坐标将马铃薯边界分为上下两个部分，以上部分为例计算，控制模块的存储模块将马铃薯边界坐标存储，马铃薯右边界的坐标点为(a，0)，机械损伤域右边界坐标点为(b，0)，根据以下步骤进行马铃薯损伤率计算：

控制单元的存储模块将马铃薯边界坐标存储；

调用拟合函数程序进行马铃薯上边界的函数拟合→马铃薯上边界函数f

调用积分函数计算马铃薯上边界面积→

控制单元的存储模块将机械损伤域边界坐标存储；

控制单元调用拟合函数进行机械损伤域上边界的函数拟合→机械损伤域上边界函数f

用与上边界同样的方法计算机械损伤域下边界的面积→

计算马铃薯的上表面受损率为：

两种方法同时计算马铃薯上表面机械受损率，即

通过上面方法，分别得到

马铃薯上表面总受损率为：

其中，

在本发明的一个具体实施方式中，通过马铃薯上表面的损伤率计算方法，同样计算马铃薯下表面损伤率：

拨齿机构8使马铃薯翻面后，第一工业相机4.1摄取马铃薯与机械损伤边界下表面，

马铃薯下表面机械受损率为：

马铃薯总机械受损率为：

马铃薯下表面损伤率为：

马铃薯总受损率为：R

为马铃薯下表面虫眼损伤率，/>

在本发明的一个实施方式中，结合图8和9所示，马铃薯表面附着泥土的监测通过以下方式监测：

根据计算马铃薯的受损率的积分法方案，计算马铃薯的表面泥土附着率，首先通过监测装置4的机器视觉摄取马铃薯图片，通过预测模型自动分类出有泥土附着的马铃薯，完成图像颜色分割后，马铃薯边界与附着泥土会形成两个包围圈并分别为黄色与黑色，随后通过控制单元实现边界坐标捕捉，坐标将马铃薯边界以及附着泥土分为上下两个部分，以上部分为例计算，控制单元的存储模块将马铃薯边界坐标存储，马铃薯右边界的坐标点为(c，0)，左边界坐标为(e，0)，泥土右边界坐标点为(d，0)，根据以下步骤进行马铃薯表面泥土附着率计算：

控制单元的存储模块将马铃薯边界坐标存储；

控制单元调用拟合函数进行马铃薯上边界的函数拟合→马铃薯上边界函数f

调用积分函数计算马铃薯上边界面积→

用与上边界同样的方法计算马铃薯下边界的面积→

控制单元的存储模块将附着泥土边界坐标存储；

调用拟合函数程序进行附着泥土上边界的函数拟合→附着泥土上边界函数f

调用积分函数计算附着泥土上边界面积→

用与上边界同样的方法计算附着泥土下边界的面积→

计算马铃薯的表面泥土附着率为：

在本发明的一个实施方式中，为更好了解到马铃薯的表面泥土附着情况，除了上述采用积分法计算马铃薯表面的泥土附着率外，再利用泥土附着半径r共同表征泥土在马铃薯表面的附着情况，通过调节马铃薯薯土分离装置2的工作参数，保证良好的收获效果，马铃薯泥土附着率的计算只需通过前置的第一工业相机4.1拍摄计算即可，因为在翻面过程会导致泥土的散落，造成数据的不准确。

在本发明的一个具体实施方式中，结合图10所示，通过以下方式实现：

当监测装置4的机器视觉拍摄到马铃薯及其附着泥土后，识别边界坐标，将马铃薯的纵向最长距离与横向最长距离标记出，并以交叉点为中心，纵向或者横向的最长距离的一半为半径r

表1 薯土分离装置参数调节

其中，m、k为引入的附着率与附着半径临界值，根据薯类以及收获环境确定。马铃薯泥土附着半径及附着率只取上表面的计算即可。

在本发明的一个实施方式中，结合图11所示，当识别出的马铃薯损伤率过高时，可以将数据反馈给机手以进行马铃薯挖掘深度的及时调整，以降低人为可控制的机械损伤率。

马铃薯机械总损伤率通过上述方式已计算得到：

R

在本发明的一个实施方式中，结合表2所示，当R

其中e为机械总损伤率的临界值，可由当地马铃薯的损伤合格标准所确定。

结合图12所示，一种收获机，所述收获机包括所述的马铃薯损伤及表面黏土附着监测系统，因此具有上述的有益效果，此处不再赘述。

所述挖掘装置1安装在整机前端；所述输送分离装置2安装在挖掘装置1后方，所述分离升运换向装置3设置在输送分离装置2的侧方，将马铃薯运至集薯箱5中，监测装置4安装在所述分离升运换向装置3上方，用于拍摄运送过程中的马铃薯图片，并传递给控制单元。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。