基于角點(diǎn)特征的雙目視覺雜草定位系統(tǒng)研究.pdf

1、在傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)中，除草劑的使用方式普遍為粗放式大面積噴灑，這樣不僅造成了浪費(fèi)，還造成了潛在的生態(tài)環(huán)境危害。為此，國內(nèi)外提出了“精細(xì)農(nóng)業(yè)”這個(gè)概念，在有雜草的區(qū)域噴灑除草劑，而在無雜草的區(qū)域不噴灑，這樣可顯著地減少用藥量?，F(xiàn)有的方法主要是先對(duì)雜草進(jìn)行識(shí)別，然后通過有多個(gè)噴頭的雜草噴灑系統(tǒng)覆蓋雜草區(qū)域來噴灑除草劑。本文在總結(jié)國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，以小麥、棉花田的雜草為研究對(duì)象，主要圍繞雜草定位問題進(jìn)行研究，最后采用雙目立體視覺技術(shù)，在靜態(tài)條

2、件下對(duì)雜草定位技術(shù)進(jìn)行了研究，并設(shè)計(jì)了雙目視覺雜草定位系統(tǒng)。 針對(duì)角點(diǎn)特征檢測(cè)，本文給出一種新的基于USAN的棋盤角點(diǎn)檢測(cè)算法及基于連通域的改進(jìn)角點(diǎn)算法，并提出用透視投影中基于交比不變?cè)碛?jì)算交比偏差來評(píng)價(jià)角點(diǎn)檢測(cè)的精度?；赨SAN的棋盤角點(diǎn)檢測(cè)算法主要是利用棋盤角點(diǎn)的USAN區(qū)域?qū)ΨQ的原理而實(shí)現(xiàn)的；對(duì)于經(jīng)典的SUSAN算法，考慮它對(duì)復(fù)雜類型角點(diǎn)檢測(cè)的缺陷，提出了基于連通域的改進(jìn)角點(diǎn)算法，主要思想是在角點(diǎn)處多個(gè)頂角相交一起時(shí)角

3、點(diǎn)處的USAN不符合SUAN算法的要求而可以通過多個(gè)連通域的方法來檢測(cè)該角點(diǎn)的，相比Harris算法，該算法具有速度快，易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。 在攝像機(jī)標(biāo)定方面，由于是對(duì)雜草進(jìn)行定位，精度要求沒有工業(yè)方面的高，在這里只考慮一階徑向畸變，先單獨(dú)標(biāo)定主點(diǎn)坐標(biāo)和一階徑向畸變參數(shù)，主點(diǎn)坐標(biāo)是根據(jù)當(dāng)攝像機(jī)的有效焦距變化時(shí)，相應(yīng)的圖像發(fā)生縮放，而光軸不變，故光軸與圖像平面的交點(diǎn)(主點(diǎn))不變的性質(zhì)而獲得的，一階徑向畸變參數(shù)利用透視投影中交比不變的原理

4、來求得的，最后運(yùn)用徑向約束線性標(biāo)定其他參數(shù)，這種算法不僅考慮了鏡頭的畸變，而且可線性求解內(nèi)外參數(shù)，避免了非線性優(yōu)化的煩瑣和不穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所提出的標(biāo)定算法具有較高的精度、易操作、速度快等特點(diǎn)。 最后在攝像機(jī)標(biāo)定的基礎(chǔ)上采用立體匹配方法實(shí)現(xiàn)雜草定位。為了實(shí)現(xiàn)角點(diǎn)的匹配，首先對(duì)角點(diǎn)特征先采用灰度互相關(guān)系數(shù)進(jìn)行初始匹配，通過初始匹配點(diǎn)計(jì)算基本矩陣，然后在基本矩陣的引導(dǎo)下優(yōu)化匹配結(jié)果，正確匹配率可達(dá)到93％。根據(jù)標(biāo)定出的攝像機(jī)的內(nèi)外