基于計(jì)算機(jī)視覺的采茶機(jī)導(dǎo)航技術(shù)研究.pdf

1、中國是茶葉的發(fā)源地，是世界上最大的茶葉種植、生產(chǎn)、出口的國家。目前我國對茶葉的采摘主要依靠人工手采，或是采用手提式、背負(fù)式采茶機(jī)切割的方式。這種收割方式需要消耗巨大的人力，并導(dǎo)致切割的不完整，對茶樹產(chǎn)生較大的損傷。針對乘用型采茶機(jī)容易出現(xiàn)割刀與茶行在對準(zhǔn)上出現(xiàn)偏差的問題，本文設(shè)計(jì)了一種基于機(jī)器視覺的乘用型采茶機(jī)導(dǎo)航方法。
　　論文首先總結(jié)了機(jī)器視覺在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的研究發(fā)展現(xiàn)狀，對國內(nèi)外學(xué)者在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的視覺導(dǎo)航相關(guān)的研究做了調(diào)研和歸

2、納。在此基礎(chǔ)上，針對茶園的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的機(jī)器視覺導(dǎo)航線計(jì)算方法。本文主要研究工作和成果包括：
　　（1）首先利用一般道路的結(jié)構(gòu)信息對攝像機(jī)進(jìn)行外部參數(shù)標(biāo)定，確定攝像機(jī)與采茶機(jī)的相對位姿關(guān)系；聯(lián)合攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)的標(biāo)定結(jié)果，確定以采茶機(jī)為中心的三維坐標(biāo)系與攝像機(jī)成像平面間的坐標(biāo)映射關(guān)系。然后根據(jù)茶行的高度、寬度先驗(yàn)信息，在茶行上感興趣區(qū)域內(nèi)按一定規(guī)則生產(chǎn)網(wǎng)格，并且依據(jù)坐標(biāo)映射關(guān)系投影到二維圖像平面中，形成近大遠(yuǎn)小的矩形窗口劃分效果。

3、為后續(xù)圖像處理提供基礎(chǔ)。
　?。?）針對本文設(shè)計(jì)的采茶機(jī)視覺導(dǎo)航方法所采集的前方茶行圖像特征，研究了與之匹配的一系列圖像預(yù)處理算法，實(shí)現(xiàn)茶行圖像的灰度化、多區(qū)域多閾值的二值化分割，以及形態(tài)學(xué)濾波。
　?。?）針對室外復(fù)雜環(huán)境下光線陰影對本文研究的影響，對比使用了一般的陰影去除算法，提出了一種簡單、快速、適應(yīng)性較強(qiáng)的陰影去除算法。通過對圖像感興趣區(qū)域進(jìn)行一次 OTSU（最大類間方差法）閾值分割，首先去除圖像中處于光照無遮擋下的

4、茶葉；剩下的區(qū)域包括處于陰影遮擋中的茶葉與其他亮度值低的區(qū)域，即茶隴和茶葉間空洞部分。對這些區(qū)域再進(jìn)行一次 OTSU閾值分割，進(jìn)一步去除圖像中處于陰影遮擋下的茶葉，只剩下需要的茶隴區(qū)域和一些茶葉間空洞。
　?。?）對于分割出的茶隴區(qū)域圖像，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的基于空間約束的邊緣點(diǎn)提取算法，去除茶葉間空洞點(diǎn)對邊緣點(diǎn)的干擾。對提取的邊緣點(diǎn)通過改進(jìn)的 Hough變換，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的擬合成邊緣直線。
　　本文利用 Java語言對采茶機(jī)導(dǎo)航