基于機器視覺的噴藥機田間自行走控制研究.pdf

1、植保機械對病蟲草害的防治發(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。由于大面積機械化作業(yè)需求的不斷增多以及農(nóng)村勞動力的不斷流失，因此，植保機械的自動化、智能化改造對于解決當(dāng)前面臨的難題具有重要意義。
　　基于以上原因，本文以噴藥機田間自行走控制為研究對象。從田間行走道路圖像處理和噴藥機自行走控制兩方面出發(fā)，對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行了研究，為噴藥機自行走

2、控制提供偏移數(shù)據(jù)；同時，通過實驗對圖像分割效果和田間自行走效果等進行了研究，主要結(jié)論如下：
　　（1）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色彩空間實時性好、光照適應(yīng)強且對復(fù)雜道路具有較強分割能力；b.分量法簡單、快速、效果較好；c.雙邊濾波的效果最好但實時性最差，中值濾波較雙邊濾波效果稍差但實時性較好，而均值和高斯濾波實時性雖好但

3、效果很差；d.最大類間方差法簡單、高效和便于理解且對于該田間道路圖像的分割效果較好。
　?。?）行走道路中心位置主要通過對預(yù)處理后的圖像進行像素統(tǒng)計和高斯擬合確定的，它是噴藥機偏移狀態(tài)判定的依據(jù)，也是實現(xiàn)噴藥機自行走控制的基礎(chǔ)。本文以普通道路和復(fù)雜道路為例進行實驗，表明：兩種道路類型自動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。實驗表明：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)。
　　（4）噴藥機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