基于機(jī)器視覺的噴藥機(jī)田間自行走控制研究.pdf

1、植保機(jī)械對(duì)病蟲草害的防治發(fā)揮著極其重要的作用。雖然近年來我國植保機(jī)械取得了諸多成果，但仍不能滿足當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。由于大面積機(jī)械化作業(yè)需求的不斷增多以及農(nóng)村勞動(dòng)力的不斷流失，因此，植保機(jī)械的自動(dòng)化、智能化改造對(duì)于解決當(dāng)前面臨的難題具有重要意義。
　　基于以上原因，本文以噴藥機(jī)田間自行走控制為研究對(duì)象。從田間行走道路圖像處理和噴藥機(jī)自行走控制兩方面出發(fā)，對(duì)田間行走道路圖像的預(yù)處理方法和道路中心位置確定方法進(jìn)行了研究，為噴藥機(jī)自行走

2、控制提供偏移數(shù)據(jù)；同時(shí)，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)圖像分割效果和田間自行走效果等進(jìn)行了研究，主要結(jié)論如下：
　?。?）圖像預(yù)處理主要包括色彩空間選擇、灰度化處理、濾波處理和閾值分割等，該部分直接影響到圖像后處理部分的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。分析表明：a.YCbCr色彩空間實(shí)時(shí)性好、光照適應(yīng)強(qiáng)且對(duì)復(fù)雜道路具有較強(qiáng)分割能力；b.分量法簡單、快速、效果較好；c.雙邊濾波的效果最好但實(shí)時(shí)性最差，中值濾波較雙邊濾波效果稍差但實(shí)時(shí)性較好，而均值和高斯濾波實(shí)時(shí)性雖好但

3、效果很差；d.最大類間方差法簡單、高效和便于理解且對(duì)于該田間道路圖像的分割效果較好。
　　（2）行走道路中心位置主要通過對(duì)預(yù)處理后的圖像進(jìn)行像素統(tǒng)計(jì)和高斯擬合確定的，它是噴藥機(jī)偏移狀態(tài)判定的依據(jù)，也是實(shí)現(xiàn)噴藥機(jī)自行走控制的基礎(chǔ)。本文以普通道路和復(fù)雜道路為例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，表明：兩種道路類型自動(dòng)確定的中心位置與人為確定的中心位置之間的最大誤差分別為8像素和12像素,誤差均值分別為5.1像素和8.9像素，實(shí)際誤差均值分別為4.85mm和8.

4、54mm，最大誤差率分別為2.50％和3.75%。因此，該行走道路中心位置確定的方法對(duì)于兩種道路類型均有較好的適應(yīng)性，且普通道路較復(fù)雜道路更準(zhǔn)確。
　?。?）圖像分割準(zhǔn)確率即行走道路圖像分割之后的效果與理想分割效果的吻合度。實(shí)驗(yàn)表明：兩種道路類型的分割準(zhǔn)確率均值分別為95%和83%，其中復(fù)雜道路明顯較普通道路準(zhǔn)確率低，但這并不影響行走道路中心位置的確認(rèn)。
　?。?）噴藥機(jī)田間自行走控制首先通過行走道路中心位置與理論中心位置的