水稻是人类重要的粮食作物之一,其总产量仅次于玉米、小麦,位居第三,在我国农业生产和国民经济中占有重要的地位。近年来,直播稻已经成为水稻轻简栽培的一种重要方式。随着水稻直播面积逐年增加,杂草稻的危害逐渐显现出来,其出苗早、生长快,与栽培稻争夺阳光、养分、水分和生长空间,危害极大。若杂草稻面积超过40%,水稻成熟期会被杂草稻覆盖,无目标产量形成;加上杂草稻成熟后易落粒,产量收成低,既影响水稻的产量又影响稻米加工和外观品质,对农业生产造成重大的经济损失。水稻种子是直播稻丰收的关键因素,筛选出杂草稻种子,防止其进入水稻生长环节,对提高栽培稻种子质量具有重大意义。人工筛选杂草稻种子,不仅易受主观影响且效率低下。因此,本文基于机器视觉与图像处理技术,提出一种杂草稻种子在线识别方法,研发一种杂草稻种子在线识别装备,提高水稻种子净度。本文的主要研究工作与结论如下:（1）研发一种水稻杂草稻种子在线识别装备。该装备主要由排种装置、图像采集装置、传送装置、旋转编码器及控制系统构成。工作时,将水稻种子倒入排种器中,使用主控机控制排种驱动模块驱动排种电机转动使水稻种子落至传送带上,传动装置将其向前运送,控制系统通过旋转编码器的反馈信号控制图像采集装置进行采样及水稻杂草稻种子识别定位处理,并通过设计可视化界面显示识别杂草稻种子的编号与位置。（2）提出一种基于ECMM的凹点分割法。首先,对采集的图像进行预处理、提取形态因子小于0.4的粘连轮廓,并对所提取轮廓的边缘进行一维高斯卷积核平滑处理;其次,计算平滑后轮廓曲线的曲率及其曲率均值,寻找与曲率均值相差较大的若干个点作为角点。最后,依据矢量三角形面积的正负来判断角点是否为真正的凹点,寻找凹点与前继点、后继点所组成的法线方向的夹角范围（0°～180°）,并在此夹角范围内寻找与其相匹配的凹点对,完成粘连分割。结果表明:该算法的平均精度为92.90%,比极限腐蚀法提高19.82%,比分水岭算法提高12.85%。（3）提出一种水稻杂草稻种子识别定位算法。首先,选取临旱1号种子、郑旱10号种子、原旱稻种子、丹旱稻种子以及杂草稻种子共5种样本进行研究,测量其物料特性（长度、宽度、面积、周长、长宽比、RGB颜色模型、HSV颜色模型）,分析对比找到区分杂草稻种子的关键特征长宽比和R通道像素占比;其次,分别计算各轮廓内种子的长宽比和R通道像素占比,并将计算结果与栽培稻种子的关键特征进行比较识别杂草稻种子;最后,计算该轮廓的中心坐标,并将其作为该粒种子的图像像素坐标,实现定位。（4）完成杂草稻种子识别装备的样机加工及性能试验。对杂草稻种子识别装备进行样机加工,并对混有杂草稻种子的临旱1号种子、郑旱10号种子、丹旱稻种子、原旱稻种子进行识别性能试验,试验结果表明:杂草稻种子的识别精度分别为100%、100%、98.33%、98.82%。