基于机器视觉的农田机械导航线提取算法研究_刁智华

合集下载

基于机器视觉的精准农业机械导航定位系统设计

基于机器视觉的精准农业机械导航定位系统设计

基于机器视觉的精准农业机械导航定位系统设计一、研究背景与意义随着科技的不断发展,人工智能、机器视觉等技术在各个领域的应用越来越广泛。

尤其是在农业领域,精准农业作为一种新型的农业生产方式,旨在通过精确的数据采集和分析,提高农业生产效率,降低资源消耗,实现可持续发展。

目前市场上的精准农业机械导航定位系统在实际应用中仍存在一定的局限性,如精度不高、稳定性差、适用范围有限等问题。

研究一种基于机器视觉的精准农业机械导航定位系统具有重要的理论和实践意义。

基于机器视觉的精准农业机械导航定位系统可以提高农业机械的定位精度。

传统的农业机械导航定位系统主要依赖于GPS定位技术,但受到地形、建筑物等因素的影响,其定位精度较低。

而机器视觉技术可以通过摄像头捕捉农田内的图像信息,结合图像处理算法进行目标识别和跟踪,从而实现更准确的定位。

基于机器视觉的精准农业机械导航定位系统可以提高农业机械的作业效率。

通过对农田内作物生长情况的实时监测和分析,农业机械可以根据实际情况进行智能调整,如合理安排作业时间、优化作业路径等,从而提高作业效率,减少资源浪费。

基于机器视觉的精准农业机械导航定位系统可以拓宽农业机械的应用范围。

传统的农业机械导航定位系统主要适用于平坦的农田,对于复杂的地形和环境条件适应性较差。

而机器视觉技术可以在各种复杂环境下实现高精度的定位和导航,为农业机械提供更加广泛的应用空间。

基于机器视觉的精准农业机械导航定位系统具有重要的研究价值和应用前景。

通过对其进行深入研究,有望为我国农业生产带来更高的效率、更好的质量和更可持续的发展。

1.1 精准农业的概念及发展现状精准农业是指通过现代信息技术、传感器技术、遥感技术等手段,对农业生产过程中的土壤、气候、作物生长等多方面信息进行实时监测和分析,从而实现对农业生产的精确管理。

精准农业的发展可以提高农业生产效率,降低资源浪费,减少环境污染,保障粮食安全,提高农民收入,促进农业可持续发展。

基于机器视觉边缘检测的园林喷药机器人导航线提取

基于机器视觉边缘检测的园林喷药机器人导航线提取

第42卷第3期2021年3月中国农机化学报Journal of Chinese Agricultural MechanizationVol.42 No.3Mar. 2021DOI : 10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2021.03.006基于机器视觉边缘检测的园林喷药机器人导航线提取陈继清,王志奎,强虎,吴家华,赵超阳,谭成志(广西大学机械工程学院,广西制造系统与先进制造技术重点实验室,南宁市$30007)摘要:导航路径的精确拟合是园林机器人自动化导航的关键,针对现有园林喷洒机器人仍是人工操作为主的现象,提出一种基于视觉边缘检测的导航路径拟合算法,用于指导园林喷药机器人的自动化导航。

首先利用曲为直”的思想,截取拍摄图像的最后200像素行作为感兴趣区域;其次提出一种针对园林道路的灰度化因子,对图像进行灰度化处理;然后对图像进行行扫描,根据噪声和道路在几何学上的差异,设定宽度阈值T ,快速检测出道路边缘;根据检测出的边缘点,计算道路边缘点的均值拟合出边界线;最后,根据道路顶点坐标,计算出梯形道路的中轴线方程提取出导航线,为园林机器人导航提供参数。

试验结果表明该算法处理一幅图像平均耗时53 ms,误差在06°内,可见本文所提算法可以满足实时性要求,且算法鲁棒性好、准确性高,为园林喷药机器人的自动化导航提供理论依据。

关键词:视觉导航;边缘检测;边界拟合;灰度化因子;园林机器人;自动化导航中图分类号:TP249 文献标识码:A 文章编号:2095-5553 (2021) 03-0040-08陈继清$王志奎,强虎,吴家华,赵超阳,谭成志•基于机器视觉边缘检测的园林喷药机器人导航线提取+,中国农机化 学报,2021, 42(3): 40-47Chen Jiqing, Wang ZhiXui, Qiang Hu, Wu Jiahua, Zhao Chaoyang, Tan Chengzhi. Extraction of navigation line for garden spraying robot based on machine vision edge detection [J, Journal of Chinese Agricultural Mechanization, 2021, 42(3): 40-470引言随着社会的发展和城市的建设,人们对城市绿化 的要求越来越高,城市园林绿化建设已成为城市环境建设的重要组成部分[1切。

机器视觉在农业生产中的应用研究

机器视觉在农业生产中的应用研究

第3 期
由图 1 知 , 空间坐标系中的点 P 在 O2 X2 Y2 Z2 坐标 x1 1 - v1 y = 0 1 d sin - y sin + z cos θ θ θ 1 1 1 1 0 z1 在 O2 X2 Y2 Z2 坐标系下的几何光学投影为 x2 1 - v2 y = 0 2 d2 sinθ2 - ysinθ2 + zcosθ2 0 z2 由式( 1 ) 、 式( 2 ) 解得
1
机器视觉
机器视觉是计算机技术的一个分支 , 通过计算机
视觉来模拟人的视觉功能 。 随着计算机软硬 件 与 图 像处理技术的发展 , 机器视觉技术在理论和实践上都
收稿日期 : 2013 - 05 - 13 基金项目 : 国家农业智能装备工程技术研究中心开放基金项目 ( KFZN 2012W12 - 012 ) ; 河南省教育厅项目 ( 12B210027 ) ; 河南省 科技厅重点科技攻关项目 ( 132102110150 ) ( E - mail ) 作者简介 : 刁智华 ( 1982 - ) , 男, 河南夏邑人 , 讲师 , 博士 , diaozhua@ 163. com 。
基于前人研究成果和文献分析综述了近年来机器视觉技术在农产品质量分级与检测农田病虫草害控制农业自动采摘系统农作物生长过程检测以及农业机械导航等方面的国内外研究进展并对机器视觉技术在各领域的研究情况进行分析和总结提出了机器视觉技术在农业生产应用中存在的问题和未来的研究方向
2014 年 3 月
农 机 化 研 究
· 207·
2014 年 3 月
农 机 化 研 究
第3 期
技术对非特定场景下害虫的分类和分割算法进行了 研究 , 训练了 SVM 分类器和基于 K - 均值聚类的分类 方法 , 其准确率和速度能满足实时处理的要求 。 江苏 大学尹建军等 ( 2010 ) 首先对靶点图像进行初步的剪 切和灰度化 , 并用最大类间方差法分割得二值图像 , 利用隐参数矩阵由靶点质心坐标求取靶点世界坐标 。 试验表明 , 利用建立的摄像机隐参数矩阵 , 有序杂草 和无 序 杂 草 的 质 心 定 位 误 差 分 别 为 19. 2mm 和 22. 8mm , 可以 满 足 除 草 剂 精 确 喷 施 的 要 求 。 陈 丽 等 ( 2011 ) 依据玉米叶部多种病斑的特点提出一种图像 处理技术和概率神经网络技术结合的识别病害方法 ; 最后用径向基函数神经网络和竞争神经网络组合的 该方 新型 PNN 神经网络对病斑分类 。 试验结果表明 , 法优于 BP 神经网络 , 能为快速诊断作物病虫害提供 支持 。 刘君等 ( 2012 ) 提出了一种基于彩色图像处理 的作物病害与防治计算机诊断系统 , 最后用机器学习 进一步识别病害 。 该方法自动化程 度 高 , 对 黄 瓜、 番 茄等叶部病害的自动识别诊断在一定条件下效果较 好 。 但是 , 本文所提出的方法对输入图片有一定要 求, 对于田间复杂图片需要手动选定处理区域 , 对于 复杂的田间环境和复杂的病理因素还需要进一步改 进算法 。 由于作物病害本身具有多样性以及特征的变化性 特点 , 为机器视觉诊断病害带来诸多困难 。 目前的实 验研究虽然取得一定成果 , 但是从实用化角度来看还 单一的特征无法准确判断病害类型和受害 存在不足 , 程度 。 2. 3 机器视觉在农业自动采摘系统中的应用 果蔬采摘是农业生 产 链 中 最 耗 时 耗 力 的 一 个 环 节 。 农业机器人在解决劳动力不足 、 降 低 采 摘 成 本、 提高劳动生产率 、 保证果蔬适时采收等方面具有很大 潜力 。 然而 , 由于作业环境复杂多变 , 对视觉辨别能 目前的机器视觉定位蔬果已由最初的单目 力要求高 , 视觉发展到双目视觉甚至多目视觉 , 以实现对蔬果在 三维空间的精确定位 。 目前 , 对于机器视觉在农业自动采摘方面的研究 取得了一定进展 , 特别是国外在农产品收获中的应用 研究成果比较成熟 。 国内起步较晚 , 但近年来也成为 一个较热门的研究方向 , 在借鉴国外技术的基础上也 有了一定的发展 。 早在 1968 年 , 美国学者 Schertz 和 Brown 就开展水果自动探测的研究 ; 但由于技术不成 熟, 还不能实现自主采摘 。 荷兰学者 E. J. VanHenten 等 ( 2003 ) 研制了一套基于双目立体视觉原理的温室 黄瓜采摘机器人系统 。 该系统有一定的应用价值 , 但

机器视觉在农业机械导航技术上的应用研究

机器视觉在农业机械导航技术上的应用研究

机器视觉在农业机械导航技术上的应用研究近年来,随着农业技术的不断进步,农业机械导航的需求越来越迫切。

传统的农业机械导航技术主要依赖GPS、惯性导航等,然而这些技术在农田环境中容易受到信号干扰,导致定位不准确。

为了解决这一问题,机器视觉技术逐渐被引入到农业机械导航中。

本文将探讨机器视觉在农业机械导航技术上的应用研究。

一、机器视觉在农田环境中的应用在农田环境中,机器视觉可以通过图像识别和处理技术,实现对农田环境的感知和分析。

首先,机器视觉可以通过拍摄土地图像,对土壤的质量、湿度等进行精确测量。

这有助于农民根据土地的特性进行合理的农作物种植。

其次,机器视觉还能够通过图像识别技术,对农作物生长过程中的病虫害进行早期识别和预警,减少农作物的损失。

二、机器视觉在农业机械导航的原理机器视觉在农业机械导航中的应用主要依靠图像处理和算法技术实现。

首先,通过安装在农业机械上的摄像头获取农田的图像。

然后,利用图像处理算法对图像进行处理,提取出关键特征,如道路、边界等。

最后,通过与预先存储的地图信息进行比对,计算出农业机械的位置和行进路径。

三、机器视觉在农业机械导航中的优势与传统的导航技术相比,机器视觉在农业机械导航中具有以下优势。

首先,机器视觉可以实时感知农田环境,对环境变化做出快速响应,从而提高导航的准确性和稳定性。

其次,机器视觉可以通过图像识别技术识别道路、边界等关键信息,为农业机械的导航提供更准确的参考。

此外,机器视觉还可以通过与其他农田数据的结合,为农民提供农作物的生长情况、灾害风险等信息,助力农业生产的科学决策。

四、机器视觉在农业机械导航中的应用案例目前,机器视觉在农业机械导航中已经有一些成功的应用案例。

例如,某公司开发的农业机器人可以通过机器视觉技术自主导航,实现对农田的自动化喷洒、播种等操作。

另外,某研究团队开发的农业机械导航系统可以通过机器视觉识别地块的边界和障碍物,实现精准的农田作业。

五、机器视觉在农业机械导航中的挑战与展望尽管机器视觉在农业机械导航中已经取得了一定进展,但仍然面临一些挑战。

《基于视觉的移动机械臂自主导航和抓取控制研究》

《基于视觉的移动机械臂自主导航和抓取控制研究》

《基于视觉的移动机械臂自主导航和抓取控制研究》篇一一、引言随着人工智能和机器人技术的快速发展,移动机械臂在工业、医疗、军事、服务等领域的应用越来越广泛。

为了实现移动机械臂的高效、精准和自主操作,自主导航和抓取控制技术成为了研究热点。

其中,基于视觉的导航和抓取控制技术,由于具有高精度、高效率和良好的适应性,备受关注。

本文将就基于视觉的移动机械臂自主导航和抓取控制进行研究。

二、视觉导航技术研究2.1 视觉导航系统概述视觉导航系统利用摄像头等视觉传感器获取环境信息,通过图像处理和计算机视觉技术实现机械臂的自主导航。

该系统主要包括摄像头、图像处理单元和控制系统等部分。

2.2 图像处理技术图像处理技术是视觉导航系统的核心,主要包括图像预处理、特征提取、目标识别和路径规划等步骤。

其中,图像预处理包括去噪、增强和二值化等操作,以改善图像质量;特征提取和目标识别则通过计算机视觉算法实现;路径规划则根据目标和环境信息,规划出最优的机械臂运动轨迹。

2.3 视觉导航算法视觉导航算法主要包括基于特征匹配的导航算法和基于深度学习的导航算法。

前者通过提取环境中的特征点或特征线等特征信息进行匹配,实现机械臂的导航;后者则利用深度学习技术对图像进行语义分割和目标检测,实现更高级别的自主导航。

三、抓取控制技术研究3.1 抓取控制概述抓取控制技术是实现机械臂精准抓取的关键技术。

该技术主要通过控制机械臂的末端执行器,实现对目标物体的精准抓取和放置。

3.2 抓取规划算法抓取规划算法是抓取控制技术的核心,主要包括预抓取规划和实时抓取规划。

预抓取规划根据目标物体的形状、大小和位置等信息,规划出最优的抓取姿势和位置;实时抓取规划则根据实际情况,对抓取过程进行实时调整和优化。

3.3 抓取控制策略抓取控制策略主要包括基于力控制的策略和基于视觉控制的策略。

前者通过控制机械臂末端执行器的力和力矩,实现对目标物体的精准抓取;后者则通过视觉传感器获取目标物体的位置和姿态信息,实现对抓取过程的实时监控和控制。

基于计算机视觉技术的农业机械自主导航设计

基于计算机视觉技术的农业机械自主导航设计

基于计算机视觉技术的农业机械自主导航设计农业机械在现代农业中起着至关重要的作用。

然而,在大型农田中操作这些机械需要经验丰富的驾驶员,并带来人力成本的增加。

为了解决这个问题,利用计算机视觉技术进行农业机械自主导航的设计逐渐成为一个研究热点。

本文将就基于计算机视觉技术的农业机械自主导航进行探讨。

一、农业机械自主导航的概述在传统的农业机械导航中,通常使用GPS全球定位系统来实现。

然而,GPS有着自身的局限,如在农田、山地等复杂环境下定位误差较大,不适用于精确操作。

而基于计算机视觉技术的农业机械自主导航则通过机器视觉的感知和分析来实现农田中的定位和导航,为农机操作提供更精确的定位信息。

二、基于计算机视觉技术的农业机械自主导航系统的组成基于计算机视觉技术的农业机械自主导航系统主要由以下几个部分组成:1. 摄像头:摄像头是建立视觉系统的重要组成部分。

通过摄像头获取周围环境的图像信息,输入到计算机中进行进一步的图像处理和分析。

2. 图像处理与分析:图像处理与分析是整个系统的核心环节。

通过图像处理算法,对摄像头获取的图像进行预处理和滤波处理,以提高图像质量;然后利用计算机视觉算法,进行图像分割、目标检测和跟踪等操作,识别出农田中的障碍物和导航目标。

3. 定位与导航控制算法:通过对图像处理与分析的结果进行定位与导航控制算法的设计,确定农业机械的位置和运动轨迹,并实现自主导航功能。

4. 控制系统:控制系统是农业机械自主导航系统中的关键部分。

当农业机械完成图像处理和分析、定位与导航控制计算后,通过控制系统实施具体的机械操作,如转向、前进等。

三、基于计算机视觉技术的农业机械自主导航系统的工作原理基于计算机视觉技术的农业机械自主导航系统的工作原理如下:1. 图像采集与处理:摄像头采集周围环境的图像,然后利用图像处理算法对图像进行预处理和滤波处理,提高图像质量和识别准确度。

2. 目标检测与识别:通过图像处理和分析算法,系统能够实现障碍物的检测和农田导航目标的识别。

《基于双目视觉的农田路径导航信息获取研究》范文

《基于双目视觉的农田路径导航信息获取研究》范文

《基于双目视觉的农田路径导航信息获取研究》篇一一、引言农业科技的发展正在深刻地改变着传统农业生产模式。

为了提升农田作业效率、实现自动化及精准农业管理,先进的视觉系统与智能算法的集成成为了农田机械自动化、智能化发展的关键。

其中,基于双目视觉的农田路径导航信息获取技术,以其高精度、高稳定性的特点,在农田导航中发挥着越来越重要的作用。

本文将就基于双目视觉的农田路径导航信息获取的相关研究进行详细探讨。

二、双目视觉技术概述双目视觉技术,模仿人眼的双目立体视觉功能,通过两个摄像头获取图像的立体信息,再利用图像处理和计算机视觉技术,进行深度计算和三维建模。

该技术具有较高的测量精度和深度感知能力,可广泛应用于机器人导航、无人驾驶、三维重建等领域。

三、农田路径导航信息获取的必要性在农田作业中,路径导航信息的准确获取对于提高作业效率、减少资源浪费具有重要意义。

传统的农田导航方法往往依赖于GPS等定位系统,但在复杂多变的农田环境中,这些方法往往难以满足高精度的导航需求。

因此,基于双目视觉的农田路径导航信息获取技术成为了研究的热点。

四、基于双目视觉的农田路径导航信息获取研究(一)双目视觉系统的设计与实现本研究采用双目摄像头系统,通过同步采集左右摄像头的图像信息,利用图像处理技术进行图像匹配、深度计算等处理,从而获取农田环境的立体信息。

同时,为了适应农田复杂多变的环境,系统还需具备较高的稳定性和抗干扰能力。

(二)农田路径识别与导航信息提取通过双目视觉系统获取的立体信息,结合图像处理和计算机视觉技术,可以实现对农田路径的识别和导航信息的提取。

具体而言,首先对双目图像进行预处理,包括去噪、二值化等操作;然后通过图像匹配和深度计算,识别出农田中的路径、障碍物等信息;最后根据这些信息,为农田机械提供精确的导航指令。

(三)实验与分析为了验证基于双目视觉的农田路径导航信息获取技术的有效性,我们在实际农田环境中进行了大量实验。

实验结果表明,该技术具有较高的测量精度和稳定性,能够准确识别农田路径、障碍物等信息,为农田机械提供精确的导航指令。

《田间机器人双目视觉导航算法研究》范文

《田间机器人双目视觉导航算法研究》范文

《田间机器人双目视觉导航算法研究》篇一摘要:随着科技的发展和农业生产需求的升级,田间机器人的智能化、精准化已经成为农业现代化发展的趋势。

而双目视觉导航技术作为机器人导航的重要手段,在田间作业中发挥着至关重要的作用。

本文将重点研究田间机器人双目视觉导航算法的原理、实现方法以及实际应用效果,以期为农业自动化和智能化提供新的思路和方向。

一、引言在农业生产过程中,机器人技术以其高效、精准的特点,逐渐成为现代农业发展的重要方向。

而双目视觉导航技术作为机器人导航的核心技术之一,其研究对于提高农业生产效率和作物产量具有深远的意义。

本论文旨在通过深入研究田间机器人双目视觉导航算法,探讨其实现方法与优化策略,以促进农业智能化发展。

二、双目视觉导航原理及算法概述双目视觉导航技术基于仿生学原理,通过模拟人类双眼的视觉系统,利用两个摄像头获取图像信息,进而通过图像处理和分析技术实现机器人的导航和定位。

双目视觉导航算法主要包括图像预处理、特征提取、立体匹配、三维重建等步骤。

1. 图像预处理:对获取的图像进行去噪、增强等处理,以提高图像质量,为后续处理提供可靠的基础数据。

2. 特征提取:通过特定的算法从预处理后的图像中提取出具有代表性的特征点,为立体匹配提供基础。

3. 立体匹配:通过计算两个摄像头图像之间的对应关系,获取深度信息,实现物体的三维重建和定位。

4. 三维重建:根据立体匹配结果,通过三维重建算法生成三维模型,为机器人提供精确的空间位置信息。

三、田间机器人双目视觉导航算法实现方法针对田间环境的特点和需求,本文提出了一种适用于田间机器人的双目视觉导航算法实现方法。

该方法主要包括以下步骤:1. 摄像头标定:对双目摄像头进行标定,获取摄像头的内外参数,为后续的图像处理和分析提供基础数据。

2. 图像采集与预处理:利用双目摄像头实时采集田间图像,并进行去噪、增强等预处理操作。

3. 特征提取与匹配:采用特定的算法从预处理后的图像中提取出特征点,并利用立体匹配算法计算深度信息。

机器视觉在农业机械自主导航中的应用研究

机器视觉在农业机械自主导航中的应用研究

机器视觉在农业机械自主导航中的应用研究随着科技的不断进步,机器视觉成为了许多领域的热门技术之一。

在农业领域,机器视觉可以被用于许多方面,其中之一就是农业机械的自主导航。

本篇文章将探讨机器视觉在农业机械自主导航中的应用研究。

一、自主导航的背景及其意义农业机械自主导航的概念,顾名思义,就是指农业机械能够在没有人为干预的情况下,自主地在田地之间运作。

在过去,农业机械的导航都是由人类来完成的。

然而,在大规模的农业生产中,如果采用人员驾驶的方式,时间成本会很高,效率也无法被保障。

因此,开发一种自主导航的技术,是提高农业机械工作效率的必然趋势。

自主导航技术的实现需要依靠多个技术,其中,机器视觉技术起到了至关重要的作用。

机器视觉技术,可以通过感知周围环境中的光学图像和视频,识别像路标、行人、交通标志等,从而为农机提供实时的位置、速度等信息。

通过机器视觉技术,农机可以自主的规划导航路径,遇到障碍物时,还可以进行障碍物检测等操作。

二、机器视觉在农业机械自主导航中的应用1. 视觉识别技术视觉识别技术是机器视觉在农业机械自主导航中应用的核心技术之一。

视觉识别的目标,是在机器的视觉识别系统中,通过算法的处理,将机器所看到的环境、目标、动态变化等信息,转化为机器可以理解的信息。

在农业机械自主导航中,通常会用视觉识别技术来辅助机器进行路径规划和障碍物避让。

2. 监督学习技术监督学习是一种人工智能的学习方法,可以使机器在各种环境下逐渐形成正确的行为模式,以便可以自主地进行任务完成。

在农业机械自主导航中,可以通过监督学习技术,对农机进行人工“教育”,让它自主的规划导航路径,并遇到障碍物时进行快速的反应和避让。

3. 深度学习技术深度学习技术是一种新兴的人工智能学习方法,通过模拟人类神经系统的层次性结构,可以有效的进行各种场景下的图像、视频、语音等数据特征提取和分类。

在农业机械自主导航中,可以通过深度学习技术,对农机的行走路线、路径规划等进行优化,提高农机自主导航的精度和效率。

基于机器视觉的农林环境导航路径生成算法研究的开题报告

基于机器视觉的农林环境导航路径生成算法研究的开题报告

基于机器视觉的农林环境导航路径生成算法研究的开题报告一、选题背景农林环境是农业生产和森林资源管理的主要领域之一,而在农业生产和森林资源管理中,导航路径的生成是重要的任务之一。

传统的导航系统通常基于GPS等定位技术,但在农林环境中,由于信号覆盖不全和障碍物的存在等原因,GPS等定位技术的准确度较低,因此需要一种环境适应性更强的导航路径生成算法。

机器视觉技术已经在农林环境中得到了广泛的应用。

机器视觉技术可以通过在农林环境中安装摄像头等设备,对环境中的信息进行采集和分析,从而实现对环境的实时监测。

基于机器视觉技术,可以开发出一种新的农林环境导航路径生成算法,使用附加的传感器设备,绘制最佳的路径,并为用户提供导航信息。

二、研究目的本研究旨在通过机器视觉技术,开发一种适用于农林环境的导航路径生成算法,通过采集和分析环境中的信息,为用户提供最佳的导航路径,以提高农林环境中的生产效率和资源管理效率。

三、研究内容1. 研究机器视觉技术在农林环境导航路径生成中的应用情况。

2. 设计和开发基于机器视觉技术的农林环境导航路径生成算法,使用附加的传感器设备来建立环境模型,绘制最佳的导航路径,为用户提供导航信息。

3. 对研究结果进行实验验证,并与传统的导航系统进行对比分析。

四、研究意义1. 通过本研究,可以为农林环境导航路径的生成提供一种新的解决方案,有效解决传统导航系统在农林环境中的不足。

2. 通过采集和分析环境中的信息,可以为农林环境提供实时监测,提高生产效率和资源管理效率。

3. 为机器视觉技术在农林领域的发展和应用提供了一定的参考和借鉴。

五、研究方法1. 文献调研:对机器视觉技术在农林环境中的应用情况进行文献调研,并对现有的导航系统进行对比分析,为研究提供基础。

2. 算法设计:通过研究现有的机器视觉技术和传感器技术,设计和开发一套适用于农林环境导航路径生成的算法。

3. 实验验证:通过实验验证,测试算法的准确性和有效性,并与传统导航系统进行比较。

《基于视觉的移动机械臂自主导航和抓取控制研究》

《基于视觉的移动机械臂自主导航和抓取控制研究》

《基于视觉的移动机械臂自主导航和抓取控制研究》一、引言在现今的机器人技术中,自主导航与抓取控制成为了关键技术。

特别地,移动机械臂系统的成功运用取决于其在不同环境中精确而有效的导航以及目标物体的精准抓取能力。

为此,本研究着眼于基于视觉的移动机械臂自主导航和抓取控制,以期通过研究优化该类机器人的应用能力。

二、视觉导航系统的研究1. 系统架构基于视觉的移动机械臂导航系统主要包括摄像头、图像处理单元和移动控制系统。

摄像头捕捉周围环境的信息,图像处理单元对这些信息进行解析和计算,生成机器臂的运动控制指令。

2. 图像处理与分析图像处理是视觉导航系统的核心部分。

我们利用图像识别和计算机视觉技术,对捕捉到的图像进行预处理、特征提取、目标定位等操作,从而获取到环境的详细信息。

此外,我们还需要对图像进行实时分析,以实现动态环境下的导航。

3. 自主导航算法我们采用基于路径规划的自主导航算法。

该算法通过设定目标位置和路径,使得机械臂能够在没有人工干预的情况下,根据获取的环境信息,自主地移动到指定位置。

三、抓取控制系统的研究1. 抓取规划在确定目标物体后,我们首先进行抓取规划。

通过分析目标物体的形状、大小、位置等信息,制定出最佳的抓取策略。

2. 抓取力控制在抓取过程中,我们需要对抓取力进行精确控制。

过大的抓取力可能导致物体损坏,过小的抓取力则可能导致抓取失败。

因此,我们采用力反馈控制策略,通过实时反馈的抓取力信息,调整抓取力度。

3. 运动学与动力学控制为了实现精准的抓取控制,我们采用了运动学与动力学控制的策略。

通过对机械臂的运动学模型进行精确建模,我们可以预测并调整机械臂的运动轨迹。

同时,动力学控制则使得机械臂在面对动态环境时,能够快速地做出反应。

四、实验与结果分析为了验证我们的研究效果,我们在不同的环境中进行了实验。

实验结果表明,我们的视觉导航系统能够在各种环境下实现精确的自主导航,而抓取控制系统则能实现对目标物体的精准抓取。

一种基于单目视觉农业机器人提取导航线的方法

一种基于单目视觉农业机器人提取导航线的方法

一种基于单目视觉农业机器人提取导航线的方法
常江;李春圣;王嘉明;彭星远
【期刊名称】《佳木斯大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2023(41)1
【摘要】为解决农业机器人单目视觉路径识别率低下、易受光照以及杂草影响的问题,提出一种适用于种植初期作物行导航线快速提取的方法。

首先对图像进行归一化处理,采用改进的超绿算法(1.88g-r-b)进行灰度化,采用固定阈值法和Otsu法结合对图像进行二值化,通过中值滤波以及形态学滤波对得到的图像进行处理,设置ROI区域,消除形态学影响。

利用垂直投影法对作物行特征点进行提取,提取后的特征点利用最小二乘法进行导航线拟合。

试验数据表明:该算法识别效果好,精度高,实时性强,可为农业视觉导航提供依据。

【总页数】4页(P92-95)
【作者】常江;李春圣;王嘉明;彭星远
【作者单位】佳木斯大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.52
【相关文献】
1.基于视觉的变电站巡检机器人导航线提取方法
2.一种基于NAO机器人的单目视觉目标定位方法
3.自然光照环境下基于人工蜂群算法的农业移动机器人视觉导航
线提取4.数字经济下制造业数字化转型路径研究5.基于单目视觉行间机器人导航线提取方法
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

《基于视觉的移动机械臂自主导航和抓取控制研究》

《基于视觉的移动机械臂自主导航和抓取控制研究》

《基于视觉的移动机械臂自主导航和抓取控制研究》一、引言随着人工智能和机器人技术的飞速发展,移动机械臂作为智能机器人领域的重要分支,其自主导航和抓取控制技术的研究显得尤为重要。

基于视觉的移动机械臂技术,通过图像处理和计算机视觉技术,实现了对环境的感知、理解和决策,从而实现了自主导航和精确抓取控制。

本文旨在研究基于视觉的移动机械臂自主导航和抓取控制技术,为智能机器人的应用提供理论支持和实际指导。

二、视觉系统与移动机械臂的集成视觉系统是移动机械臂实现自主导航和抓取控制的关键。

首先,我们需将视觉系统与移动机械臂进行集成,通过图像处理技术获取环境信息。

在硬件方面,我们采用了高分辨率摄像头、图像处理芯片等设备,确保获取的图像信息准确、实时。

在软件方面,我们开发了图像处理算法,实现对图像信息的实时分析和处理。

三、自主导航技术研究自主导航技术是实现移动机械臂自主运动的关键。

我们采用了基于视觉的导航方法,通过图像识别和定位技术,实现移动机械臂在复杂环境中的自主导航。

具体而言,我们首先对获取的图像信息进行预处理,包括去噪、增强等操作,以提高图像的清晰度和可识别性。

然后,我们利用图像识别算法,对目标物体进行识别和定位。

最后,我们根据识别和定位结果,结合机械臂的运动学模型,实现机械臂的自主导航。

四、抓取控制技术研究抓取控制技术是实现移动机械臂精确抓取的关键。

我们采用了基于视觉的抓取控制方法,通过图像处理和机器学习技术,实现对目标物体的精确抓取。

具体而言,我们首先利用深度学习算法对目标物体进行识别和分类,然后根据抓取需求,选择合适的抓取策略。

在抓取过程中,我们通过实时图像处理技术,实现对抓取过程的监控和调整,确保抓取的准确性和稳定性。

五、实验与分析为了验证基于视觉的移动机械臂自主导航和抓取控制技术的有效性,我们进行了大量实验。

实验结果表明,我们的系统能够在复杂环境中实现自主导航和精确抓取。

同时,我们还对系统的性能进行了分析,包括导航速度、抓取准确率等方面。

基于视觉导航的农机多智体相对导航算法研究

基于视觉导航的农机多智体相对导航算法研究

基于视觉导航的农机多智体相对导航算法研究摘要:农机相对导航技术是现代农业中的重要技术之一、为了提高农机在作业过程中的自主导航能力,本文研究了基于视觉导航的农机多智体相对导航算法。

首先,通过对农机进行传感器配置,获取环境中的视觉信息;然后,通过图像处理和计算机视觉算法,提取出环境中的特征点信息;最后,利用多智体协同算法,实现农机的相对导航。

实验证明,该算法能够有效地提高农机的导航精度和稳定性。

关键词:视觉导航;农机;多智体;相对导航;算法研究一、引言随着农业自动化技术的不断发展,农机导航成为了现代农业中的重要问题。

传统的农机导航方法主要依靠GPS技术,但在农田、山区等复杂环境中,GPS信号受到干扰较大,导致导航精度较低。

为了提高农机在作业过程中的自主导航能力,基于视觉导航的农机多智体相对导航算法应运而生。

二、方法2.1传感器配置农机的传感器配置是基于视觉导航的农机多智体相对导航算法的第一步。

常用的传感器包括摄像头、激光雷达等,这些传感器可以获取环境中的视觉信息。

2.2图像处理和计算机视觉算法通过摄像头获取到的图像需要进行图像处理和计算机视觉算法的处理,提取出环境中的特征点信息。

图像处理包括去噪、边缘检测等操作;计算机视觉算法包括特征点提取、特征匹配等操作。

2.3多智体协同算法在获取了环境中的特征点信息之后,可以利用多智体协同算法实现农机的相对导航。

多智体协同算法是指多个智能体之间通过通信和协作,共同完成任务的算法。

在农机相对导航中,每个农机都是一个智能体,通过与其他农机的协作,实现精确的相对导航。

三、实验结果与分析将基于视觉导航的农机多智体相对导航算法应用于农田环境中的农机导航实验中,实验结果表明,该算法能够有效地提高农机的导航精度和稳定性。

相对于传统的GPS导航,基于视觉导航的算法在复杂环境中的导航效果更好。

四、结论本文研究了基于视觉导航的农机多智体相对导航算法。

通过传感器配置、图像处理和计算机视觉算法以及多智体协同算法的处理,实现了农机的相对导航。

基于机器视觉的农用车辆导航线提取算法研究

基于机器视觉的农用车辆导航线提取算法研究

基于机器视觉的农用车辆导航线提取算法研究农业机械自动导航技术是精准农业的重要组成部分,而导航线的提取是自动导航的首要工作。

近年来图像处理技术以其低廉的成本逐渐应用在导航线提取方面。

因此,研究一种快速、准确、鲁棒的导航线提取算法是十分必要的。

本文以图像处理技术的基本理论和农田作物行中心线检测技术为基础,研究了农业机械导航线提取所涉及的三个关键技术:农田图像预处理、作物行定位点提取以及作物行直线拟合。

最后对本文算法的效果在实验室环境下进行了验证。

本文主要工作归结如下:(1)研究了一种基于超像素块密度的农田图像去噪算法。

在对传统的农田图像灰度化算法、二值化算法以及形态学滤波去噪算法研究的基础上,针对形态学去噪存在的形态学算子尺寸不容易确定导致去噪效果不稳定的问题,本文考虑对将超像素分割算法与传统灰度化、二值化结果进行结合。

通过将超像素分割算法与超绿特征灰度化算法进行结合得到了本文基于超像素块密度的农田图像去噪算法。

最后对常用的形态学去噪算法与本文算法进行了简单的结果分析。

其去噪结果表明本文算法较形态学的方法具有较好的效果,也可作为农田图像去噪的一种有效方法。

(2)研究了一种基于轮廓查找的作物行定位点提取算法。

通过对常用的作物定位点提取算法的仿真,分析了各自的优点与不足。

针对常用的作物定位点提取算法存在的检测不准确以及算法实时性差等问题,本文考虑利用在条形图中检测作物轮廓,并根据一定阈值来对检测结果进行筛选。

在实验中,对常用的作物定位点提取算法进行了定性和定量评价。

分析结果表明,本文算法可以有效克服传统算法在算法速率以及准确性方面的问题,能够实现作物行定位点的有效提取。

(3)研究了一种基于轮廓查找结合线扫描的作物行中心线检测算法。

在本文基于轮廓查找的作物行定位点提取算法的基础上,考虑到作物行直线在利用定位点进行直线检测时存在容易受定位点检测准确性的影响,且正常情况下作物的密度远远高于杂草等杂物的密度,本文考虑利用一种依赖绿色作物密度的作物行直线检测算法来进行改进。

《基于双目视觉的农田路径导航信息获取研究》范文

《基于双目视觉的农田路径导航信息获取研究》范文

《基于双目视觉的农田路径导航信息获取研究》篇一一、引言随着现代农业技术的快速发展,自动化和智能化的农田作业设备已成为提高农业生产效率的重要手段。

在农田作业中,准确的路径导航信息对于设备的稳定运行和高效作业至关重要。

传统的方法主要依赖于GPS、雷达等传感器进行导航,但这些方法在复杂多变的农田环境中存在局限性。

近年来,双目视觉技术因其高精度、高稳定性的特点,在农田路径导航信息获取方面展现出巨大的应用潜力。

本文旨在研究基于双目视觉的农田路径导航信息获取方法,为农田自动化作业提供更加准确、高效的导航解决方案。

二、双目视觉技术概述双目视觉技术是一种模拟人类双眼视觉的立体视觉技术。

通过两个相机从不同角度获取场景图像,再利用视差算法计算像素间的视差,从而恢复出场景的三维结构信息。

双目视觉技术具有高精度、高稳定性、低成本等优点,在机器人导航、自动驾驶、三维重建等领域得到广泛应用。

在农田路径导航中,双目视觉技术可以通过识别农田中的标志线、路况等信息,为农业机械提供准确的导航信息。

三、基于双目视觉的农田路径导航信息获取方法1. 图像获取与预处理首先,通过两个相机从不同角度获取农田场景的图像。

由于农田环境复杂,图像中可能存在噪声、光照变化、阴影等因素的干扰,因此需要进行图像预处理,包括去噪、灰度化、二值化等操作,以提高图像质量,便于后续的图像处理和分析。

2. 标志线识别与跟踪标志线是农田路径导航的重要依据。

通过双目视觉技术,可以准确地识别和跟踪农田中的标志线。

首先,利用视差算法计算像素间的视差,恢复出标志线的三维结构信息;然后,采用边缘检测、霍夫变换等算法对标志线进行识别和提取;最后,通过滤波、平滑等操作对标志线进行跟踪和修正,确保导航的准确性和稳定性。

3. 路径规划与导航基于识别的标志线和路况信息,可以进行路径规划和导航。

首先,根据农田的实际情况和作业需求,制定合理的路径规划策略;然后,通过双目视觉技术实时获取农田路径的导航信息,包括方向、速度等;最后,将导航信息传递给农业机械,实现自动化作业。

基于机器视觉的农业机械自动导航与作业优化

基于机器视觉的农业机械自动导航与作业优化

文章编号:1673-887X(2023)12-0043-04基于机器视觉的农业机械自动导航与作业优化邓玲黎,沈侃(苏州工业园区职业技术学院,江苏苏州215012)摘要基于机器视觉导航系统逐渐在工业、农业和服务业行业快速发展和应用。

该文以机器视觉导航为技术支撑,基于DSP的嵌入式硬件处理系统实现农业机械田间自动导航与作业,系统采用垂直向下的田间图像获取方法,以作物不同颜色特征作为参考依据。

田间试验结果表明,在保证图像采集具有良好实时性的基础上导航精度较高。

研究结果可以为农业生产提供更高效、精确和可持续的解决方案。

关键词图像处理;路径规划;自动导航;DSP中图分类号S220文献标志码A doi:10.3969/j.issn.1673-887X.2023.12.015Automatic Navigation and Operation Optimization of Agricultural Machinery Basedon Machine VisionDeng Lingli,Shen Kan(Suzhou Industrial Park Institute of Vocational Technology,Suzhou215012,Jiangsu,China)Abstract:Machine vision-based navigation systems are gradually developing and applying rapidly in industrial,agricultural and ser‐vice industries.In this paper,machine vision navigation is used as the technical support,based on the embedded hardware processing system of DSP to achieve automatic navigation and operation of agricultural machinery in the field.The system adopts a vertical downward field image acquisition method with different colour characteristics of the crop as the reference basis,and the results of a field trial show that the navigation accuracy is high on the basis of ensuring that the image acquisition has good real-time perfor‐mance.The results of the study can provide a more efficient,accurate and sustainable solution for agricultural production.Key words:image processing,path planning,automatic navigation,DSP规划农业机械的田间行走路径主要是依靠田间参照物信息,进而依托相关深度学习及算法制定出合理的田间行走路线。

《田间机器人双目视觉导航算法研究》范文

《田间机器人双目视觉导航算法研究》范文

《田间机器人双目视觉导航算法研究》篇一一、引言随着现代科技的不断进步,农业机械化、智能化水平日益提高。

其中,田间机器人作为农业现代化的重要标志,其导航技术的发展对提升农业生产效率和资源利用率具有显著意义。

本文重点研究了田间机器人双目视觉导航算法,探讨其工作原理及实现过程,旨在为农业生产中的智能化技术应用提供支持。

二、双目视觉导航技术概述双目视觉导航技术基于双目立体视觉原理,通过模拟人类双眼的视觉机制,实现对环境的感知和识别。

在田间机器人中,双目视觉系统通过捕获并分析左右图像的视差信息,获取物体距离、位置等信息,为机器人的导航提供支持。

三、田间机器人双目视觉导航算法研究1. 图像获取与预处理双目视觉系统首先通过摄像头获取田间图像,然后进行预处理。

预处理包括去噪、二值化等操作,以提高图像的质量和识别率。

此外,还需进行图像校正和标定,以消除镜头畸变和光学误差对视觉系统的影响。

2. 特征提取与匹配特征提取是双目视觉导航的关键步骤。

通过提取图像中的特征点或特征区域,如边缘、角点等,为后续的匹配提供依据。

特征匹配则是将左右图像中的特征点进行匹配,以获取视差信息。

在田间环境中,由于光照、遮挡等因素的影响,特征提取与匹配的难度较大,因此需要采用鲁棒性较强的算法。

3. 视差计算与三维重建根据特征匹配结果,计算视差图。

视差图反映了物体在左右图像中的位置差异,通过视差图可以获取物体的三维信息。

在三维重建过程中,需要将视差信息转换为空间坐标信息,以实现机器人的导航和定位。

4. 导航与路径规划基于三维重建结果,机器人可以进行导航和路径规划。

首先,机器人需要根据当前位置和目标位置确定行走路径。

然后,通过控制机器人的运动,实现精确的导航和定位。

在田间环境中,需要考虑地形、障碍物等因素对路径规划的影响。

四、实验与分析为了验证双目视觉导航算法的有效性,我们进行了实地实验。

实验结果表明,该算法在田间环境下具有良好的鲁棒性和准确性。

基于机器视觉的农业机械自动导航方法研究

基于机器视觉的农业机械自动导航方法研究

基于机器视觉的农业机械自动导航方法研究
崔永祯
【期刊名称】《农机使用与维修》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】目前,全球农业面临粮食生产效率提高和可持续性管理的挑战,自动导航技术成为提高生产力和资源利用效率的关键技术之一。

基于机器视觉技术的基本原理,系统探讨了机器视觉技术在农业机械自动导航应用平台的构建,并提出一种基于颜色和纹理特征组合的田间障碍物识别方法,根据识别结果系统实现自动实时测距与信息反馈,从而实现农业机械的智能导航。

【总页数】3页(P42-44)
【作者】崔永祯
【作者单位】河南经济贸易技师学院
【正文语种】中文
【中图分类】S220
【相关文献】
1.基于机器视觉的AGV导航标识符识别方法研究
2.我国农业机械自动化及农业智能化应用的研究与思考--基于潍柴雷沃“北斗导航作业关键技术”
3.Current status of disparity in liver disease
4.基于机器视觉的农业机械避障导航算法研究
5.基于机器视觉的农业机械自动导航与作业优化
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

{
内部参数。
u - u0 = fs x x / z = f x x / z v - v0 = fs y y / z = f y y / z
(4)
f x = fs x 和 f y = fs y 分别定义为 X 和 Y 方向的 其中, fy 、 u0 、 v0 是只与摄像机内部结构有关的 等效焦距。f x 、
· 36·
2015 年 2 月
农 机 化 研 究
第2 期
图3
二值化算法
2. 2. 3
以看出明显的作物行形态 特征 。 由于农作物的非结构化特性 , 行间仍有许多小 噪声 , 作物行上也有少许小孔噪声 。 但是这些噪声相 对于作物行面积较小 , 可以采用形态学算法滤除 。 为 了不改变和消除作物行有用信息 , 形态学处理所用模 板一定要合适 。 本文采用 3 × 3 正方形模板对二值化 图像进行操作 , 通过实验确定了腐蚀 、 膨胀以及开闭 运算的结构 、 运算顺序及运算次数 ( 见图 4 ( a ) ) , 得到 了连续且无噪的作物行目标 。 导航线提取只需要线 性信息 , 形态学处理的结果仍含有加多冗余信息 。 为 了实现导航的快速性和准确性 , 对图 4 ( a ) 进一步进 行细化操作 , 结果如图 4 ( b ) 所示 。 在田间导航研究中 , 有许多研究者提取了所有作 物行信息 。 本文在考虑导航信息量和准确性的前提
已成为农业现代化 、 信息化的一个趋势 。 自动导航是 精细农业的关键技术 , 常用的自动导航 技 术 有 GPS 、 多传感器融合及机器视觉等 。 机器视觉由于其在价 格、 抗干扰性等方面的优势 , 成为近年来导航技术研 究的热点 。 国内外专家学者就农田机械导航技术进 行深入研究 。 欧美国家起步较早 , 瑞典专家 Bjprn Astrand 等提出的基于 Hough 变换的强鲁棒性作物行识 别的导航算法 , 通过融合多垄信息有效克服杂草噪声 影响 , 但是只能处理规则平直的作物行 。 比利时学者 V. Leemans 等比较了基于机器视觉的两种不同导航算 法 :第 1 个实验中用 Hough 变换结合递归滤波器获得 了较好的结果 ; 第 2 个实验中 , 获取的图像包括一些 并列的行 , 考虑到行距等先验知识 , 提出一种改进的 Hough 变换算法 , 其检测种子行的真实性和精确度都 更优 。 国内 学 者 近 年 来 也 取 得 了 显 著 的 研 究 成 果 。 中国农业大学的李茗萱 、 张漫等人针对基于机器视觉
2. 2. 2
图像分割
Otsu 是经典的图像分割算法 , 计算 简 单 , 不受图 像亮度等信息干扰 , 自动化程度较高 。 阈值法也是常 用的图像分割方法 , 计算简单 , 速度更快 。 由于前期 灰度化效果比较好 , 本文中两种方法处理效果相当 。 图 3 ( a ) 和图 3 ( b ) 分别为 Otsu 算法和阈值法对灰度 图像的二值化结果 , 它们均能清晰地将目标和背景区 分开来 , 并且受噪声影响都很小 。 但是 , 在处理速度 方面 , 采用阈值法明显优于 Otsu 算法 , 因此本文采用 阈值 205 灰度化算法 。
图1 摄像机标定中常用坐标系
正 ;最后 , 把可靠的导航信息反馈给机械系统 , 真正实 现实时导航的目的 。 2. 2 2. 2. 1 图像处理和导航线提取 灰度化 相对于灰度图像 , 彩色图像包含更 多 有 用 信 息 , 本文采集图像 为 256 色 RGB 麦 田 图 像 如 图 2 ( a ) 所 示 。 为了增加后期图像处理速度 , 首先将其灰度化 , 但是要充 分 提 取 作 物 行 信 息 。 从 图 2 ( a ) 中 可 以 看 (1) 出, 小麦行与田地之间有明显的区分 , 作物行的绿色 特征非常明显 , 而土壤呈红褐色 。 图 2 ( b ) 为普通的 灰度化处理 , 显然效果不理想 , 原图中清晰的作物行 变得模糊 , 所以不可取 。 考虑到作物和田地的颜色特 征采用经典的超绿算法对其进行灰度化 , 如图 2 ( c ) 所示 。 尽管处理结果能较清晰地区分目标和背景 , 但 效果不是 最 优 的 。 经 过 实 验 分 析 , 考虑色彩空间的 R、 G、 B 分 量 组 成 情 况, 本文采用改进的超绿因子 ( 1. 8G - R - 0. 8B ) 对彩色图像进行灰度化 。 实验证 明, 其效果明显好于普通的灰度化算法 , 较好的区分 度和较少的噪声为后续处理提供很大优势 。
图2 麦田处理图像
下, 提取最重要的中间两行作物作为导航参照 , 因为 相机安装于作业机械的中间部位 , 正常行走所拍摄的 图像也是对称的 。 如果出现偏差 , 中间两行作物的位 置会有更明显的变化 。 主作物行提取结果如图 4 ( c ) 所示 。 在此对作物行进行直线拟合 , 基于主作物行本 Hough 变换参 文采用改进的 Hough 变换算法 。 其中 , 数 θ 空间的范围不再采用 0° ~ 180° , 而是采用缩小的 计算范围 45° ~ 135° , 减小了其计算量 , 但却保证了精 度, 如图 4 ( d ) 所示 。 由于摄像机拍摄是有一定倾角 的, 所以农田中平行作物行在图像中会有一定倾斜 , 对其进行矫正如图 4 ( e ) 所示 。
2015 年 2 月
农 机 化 研 究
第2 期
基于机器视觉的农田机械导航线提取算法研究
刁智华 , 王会丹 , 宋寅卯
( 郑州轻工业学院 电气信息工程学院,郑州 摘 450002 )
要: 随 着 科 学 技 术 的 发 展 , 精细农业已成为现代农业发展的主导方向。农 业 机 械 的 自 动 导 航 技 术 是 精 细 农
业的 关 键 技 术 之 一 , 也是实施精准农业的基 础。机 器 视 觉 由 于 其 广 泛 实 用 性, 已成为农田机械导航线提取的重 要方法。目前, 机器视觉自动导航线提取易受自然环境干扰, 且在实时处理速度上有待提高。为此, 研究了一种 导航 线 提 取 算 法 , 旨在简化图像处理, 提 高 通 用 性 。 首 先 对 CCD 获 取 的 彩 色 农 田 图 像 , 使用改进的过绿色算法进 行灰度化, 得 到 目 标 区 分 较 好 的 图 像 ;然 后 使 用 改 进 的 OTSU 算 法 对 图 像 进 行 分 割 , 得到二值图像, 再采用滤波、 腐蚀 、 膨 胀 相 结 合 的 算 法 去 除 图 像 噪 声 ;最 后 提 取 作 物 行 骨 架 , 拟合作物行直线并进行方向校正, 计算相机偏差, 为实时校正航向提供反馈信息。试验结果表明, 该 算 法 处 理 一 幅 图 像 所 用 时 间 在 200 ms 左 右 , 可满足农田机械 实时导航的要求。 关键词: 农田机械; 导航; 机器视觉; 作物行提取 中图分类号: TP391. 41 文献标识码: A 文章编号: 1003 - 188X( 2015 ) 02 - 0035 - 05
DOI:10.13427/ki.njyi.2015.02.010
0
引言
精细农业具有资源消耗少 、 环境污染小等优点 ,
的自动导航系统现有导航线提取算法易受外界环境 干扰和处理速度较慢等问题 , 提出一种基于图像扫描 滤波的导航线提取方法 。 该方法是在传统多种图像 处理算法的基础上结合图像扫描滤波的方法来提高 导航线提取算法的速度和适应性 。 内蒙古大学的张 志斌等提出一种基于平均垄间距的视觉导航垄线识 别算法 , 对经过灰度二值化处理的图像进行基于垄间 距一致性特点提取行 , 基于垄列向的连续性提取列 。 单垄和多垄沟图像的处理实验证明了其算法的实时 性和准确性 。 由于农田环境的非结构化特性 , 目前的农田视觉 导航系统还不够成熟 , 许多理论上可行的方案在应用 于大田环境时适应性和精度都不是十分理想 。 无序 以及不规则杂草 、 光照强度等的影响使得实时导航难 度更大 。 为此 , 本文提出了一种基于机器视觉的快速 高效作物行提取算法 , 从而为农田机械提供可靠的导 航线 。
{
u - u0 r11 x w + r12 y w + r13 z w + t x X = = f fx r31 x w + r32 y w + r33 z w + t z v - v0 r21 x w + r22 y w + r23 z w + t y Y = = f fy r31 x w + r32 y w + r33 z w + t z
· 35·
2015 年 2 月 1. 2 机器视觉系统的标定
农 机 化 研 究
第2 期
4 ) 最后可得世界坐标与图像坐标的变化关系为
机器视觉技术作为一门综合性技术 , 主要是通过 摄像机将世界坐标系中的事物转换到图像坐标中 , 通 过标定明确它们的位置关系 , 再通过对图像的适当处 理得到需要的信息并反馈到对世界坐标中物体的处 理方法中 。 摄像机标定中常用坐标系如图 1 所示 。
Yw , Zw ) , 摄像机 机器视觉中包括世界坐标系 ( X w , Y 轴分 坐标系( xoy) 和图像坐标系( 图像物理坐标系 X 、 别平行于摄像机坐标系的 x 和 y 轴, 图像像素坐标系 X f Y f 平行于物理坐标系, 原点在图像左上角, 以像素为 单位。 1 ) 世界坐标与摄像机坐标之间的转换关系为 x y = z 1 x w r11 T y w r21 = 1 z w r31 1 0 r12 r22 r32 0 r13 r23 r33 0 r14 x w r24 y w r34 zw 1 1
(5)
2
2. 1
图像的处理和导航线的提取
算法原理 农田行栽作物多呈现出明显的垄沟现象 , 绿色农
作物与土壤背景有较明显的差异 。 基于颜色特征的 目标提取算法能有效利用彩色图像有效信息 , 采用过 绿色算法可以在初步区分目标和背景图像的同时简 化图像数据量 , 有利于进一步处理 。 对于灰度图像 , 基于灰度值特征进行二值化处理 , 更加清晰地提取作 物行信息 ;然后通过一系列形态学算法从二值图像中 提取出真正的有效作物行导航线 , 并对导航线进行矫
相关文档
最新文档