基于單目視覺的自主插秧機(jī)導(dǎo)航信息識(shí)別技術(shù)研究.pdf

1、在農(nóng)業(yè)機(jī)械自主導(dǎo)航領(lǐng)域，機(jī)器視覺導(dǎo)航技術(shù)以其適用性強(qiáng)，功能多樣性以及高性價(jià)比等優(yōu)點(diǎn)，近幾年來發(fā)展迅速，應(yīng)用范圍越來越廣。因此利用視覺導(dǎo)航技術(shù)實(shí)現(xiàn)插秧機(jī)的自主導(dǎo)航具有重要的實(shí)際意義。而單目視覺技術(shù)相對(duì)于全向和雙目視覺具有模型構(gòu)造簡(jiǎn)單，避免了視覺數(shù)據(jù)融合，易于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)用性明顯。本課題主要的研究是基于單目視覺技術(shù)的自主插秧機(jī)導(dǎo)航信息的提取識(shí)別，視覺信息主要是由已插秧苗的行和田埂兩部分組成。前者是為計(jì)算行進(jìn)過程中的位姿提供信息，后

2、者則是在接近田埂時(shí)為自動(dòng)轉(zhuǎn)彎提供依據(jù)。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　 1.秧苗與水田背景分割的研究。分別從不同顏色模型的角度分析了秧苗在水田中的顏色特征，綜合田問圖像特征，利用歸一化的EXG顏色因子處理圖像：在二值轉(zhuǎn)換中，通過比較不同的閾值分割方法對(duì)分割效果影響，選用最大類間方差對(duì)灰度圖進(jìn)行分割；最后利用鄰域平滑濾波和區(qū)域填充對(duì)圖像進(jìn)行后處理，有效去除了散點(diǎn)噪聲，填充了孔洞。
　　 2.秧苗行分割線的識(shí)別研究。根據(jù)其分布的幾何

3、特征，將圖像等間距劃分為若干圖像帶。以圖像帶為研究單位，運(yùn)用Radon垂直投影變換法得到像素的投影曲線，通過設(shè)定水平分割線確定秧苗作物的具體位置，經(jīng)過峰值優(yōu)化和升降點(diǎn)法，確定定位點(diǎn)。運(yùn)用目標(biāo)點(diǎn)歸類算法將屬于同一行的定位點(diǎn)歸為一類。針對(duì)定位異常點(diǎn)對(duì)直線擬合產(chǎn)生的干擾，本文利用中位數(shù)穩(wěn)健回歸法有效地解決這一問題，擬和得到的行分割線效果佳，在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了該識(shí)別算法的可行性。
　　 3.視覺系統(tǒng)的攝像機(jī)標(biāo)定。介紹了現(xiàn)有的攝像機(jī)標(biāo)定方法，

4、結(jié)合視覺導(dǎo)航對(duì)標(biāo)定的要求，采用兩步法對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，利用標(biāo)定出的參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，圖像特征點(diǎn)經(jīng)過標(biāo)定后所得的平均重投影誤差小，能夠滿足視覺導(dǎo)航的需求。
　　 4.自主插秧機(jī)位姿參數(shù)的計(jì)算和田埂測(cè)距的研究。針對(duì)秧苗行分割線在視平面上形成的滅點(diǎn)對(duì)直線的平移具有穩(wěn)定性的特點(diǎn)，提出了一種利用行分割線在視平面上投影直線的斜率、滅點(diǎn)坐標(biāo)來計(jì)算偏位和偏角的方法。通過實(shí)驗(yàn)分析和驗(yàn)證，確定了利用像素的水平投影法識(shí)別田端田埂，通過建立單目視覺測(cè)距