基于單目視覺的自主插秧機導航信息識別技術研究.pdf

1、在農業(yè)機械自主導航領域，機器視覺導航技術以其適用性強，功能多樣性以及高性價比等優(yōu)點，近幾年來發(fā)展迅速，應用范圍越來越廣。因此利用視覺導航技術實現(xiàn)插秧機的自主導航具有重要的實際意義。而單目視覺技術相對于全向和雙目視覺具有模型構造簡單，避免了視覺數(shù)據融合，易于實現(xiàn)實時監(jiān)測等優(yōu)點，實用性明顯。本課題主要的研究是基于單目視覺技術的自主插秧機導航信息的提取識別，視覺信息主要是由已插秧苗的行和田埂兩部分組成。前者是為計算行進過程中的位姿提供信息，后

2、者則是在接近田埂時為自動轉彎提供依據。具體研究內容如下：
　　 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：在二值轉換中，通過比較不同的閾值分割方法對分割效果影響，選用最大類間方差對灰度圖進行分割；最后利用鄰域平滑濾波和區(qū)域填充對圖像進行后處理，有效去除了散點噪聲，填充了孔洞。
　　 2.秧苗行分割線的識別研究。根據其分布的幾何

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，運用Radon垂直投影變換法得到像素的投影曲線，通過設定水平分割線確定秧苗作物的具體位置，經過峰值優(yōu)化和升降點法，確定定位點。運用目標點歸類算法將屬于同一行的定位點歸為一類。針對定位異常點對直線擬合產生的干擾，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，在實驗中驗證了該識別算法的可行性。
　　 3.視覺系統(tǒng)的攝像機標定。介紹了現(xiàn)有的攝像機標定方法，

4、結合視覺導航對標定的要求，采用兩步法對攝像機進行標定，利用標定出的參數(shù)進行驗證發(fā)現(xiàn)，圖像特征點經過標定后所得的平均重投影誤差小，能夠滿足視覺導航的需求。
　　 4.自主插秧機位姿參數(shù)的計算和田埂測距的研究。針對秧苗行分割線在視平面上形成的滅點對直線的平移具有穩(wěn)定性的特點，提出了一種利用行分割線在視平面上投影直線的斜率、滅點坐標來計算偏位和偏角的方法。通過實驗分析和驗證，確定了利用像素的水平投影法識別田端田埂，通過建立單目視覺測距