农业在中国历来被认为是国家支柱产业,发展现代自动化农业是我国新时期的重大历史任务,中国现代农业只有朝向高度机械化、自动化的方向发展才能生存。近年随着信息的发展,人工智能技术在农机中的应用越来越广泛,农机装备整体呈现信息技术智能化趋势。本文在农机智能化研究中,以采棉机为例综合运用传感器、计算机视觉、GPS、GIS等技术,设计并开发了集成多传感器的采棉机智能感知与分析平台,以智能设备的形式有效提升了采棉机自动化水平。本文的主要研究内容与研究成果如下:(1)采棉机全信息采集方法研究。分析了实现采棉机全信息监控的所需信息,通过传感器、摄像头、外置GPS等传感器硬件设备集成的方式,突破了传统农机监控信息局限于农机状态的情况,实现了包含采棉机车况信息、采收环境、时空信息的全信息采集、存储,为实现真正智能的监控设备打下数据基础。(2)采棉机自动化关键技术研究。实现了包含视觉对行导航、棉仓满仓预警、采棉亩数计算的农机自动化关键技术。视觉对行导航,以采棉机前视图像作为分析对象,以计算机视觉、GIS空间分析为主要技术手段,实现了基于目标识别和空间分析的采棉头轨道的自动标定,基于棉花种子点提取、形态学膨胀和缝隙补充的棉田边界提取,以及基于自适应距离参数动态规划的棉田边界多边形的自动拟合,并用GIS空间分析的方法实现了采棉机行进偏离的自动报警。棉仓满仓预警,以棉仓图像作为分析对象,将入侵检测的思想引入采棉机棉仓满仓预警,通过绘制棉仓支撑柱警戒线和基于直方图均衡化、双边滤波和大津法阈值分割的棉仓二值图像,实现了棉仓满仓报警。采棉亩数计算,以采棉机轨迹点为数据基础,以GIS中缓冲拓扑融合为主要技术手段,通过轨迹点恢复采收棉田的空间分布的方式,实现了采棉亩数的计算,并通过模拟实验验证了其精度与可靠性。(3)智能感知平台研发。设计并实现了独立、智能的采棉机智能感知平台,实现了采棉机车况、采收环境、时空信息的全信息采集与显示,感知平台还包含视觉对行导航、满仓检测、采棉亩数计算在内的智能分析功能,保证了采棉过程的安全、可靠、高效,有效提高了我国自主装备采棉机的水平。