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冬季果树林间视觉导航基准线识别算法

中国农机化学报 2019年第5期40卷 160-166页

作者：刘阳高国琴江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013 南通职业大学电子信息学院江苏南通226007

由冬季树木养护需求出发,结合冬季树木的树干刷白特征,提出一种适用于冬季果树林间行走的机器人导航路径生成算法。首先根据刷白树干特征进行灰度投影截取后续图像处理区域,应用灰度门限法快速分割出图像前景,采用Mid-to-Side扫描方式... 详细信息

由冬季树木养护需求出发,结合冬季树木的树干刷白特征,提出一种适用于冬季果树林间行走的机器人导航路径生成算法。首先根据刷白树干特征进行灰度投影截取后续图像处理区域,应用灰度门限法快速分割出图像前景,采用Mid-to-Side扫描方式并结合树干形状几何特征参数判断自底向上提取道路两侧近邻刷白树干,以其内侧角点作为特征点拟合左右边界线,然后求其中线作为导航基准线,最后根据前次检测结果建立动态ROI区域以实现跟踪处理。试验结果表明,算法针对性突出,易于实现,实时性好,在不同时段及不同光照条件下的导航基准线生成准确率高于90%,静态检测处理时平均每帧图像耗时小于274 ms,动态跟踪处理时平均每帧图像耗时156 ms,林间50 m动态连续运行的数据误差波动在可接受范围之内,验证算法具有较好的鲁棒性与抗干扰性,较好满足机器人林间行走视觉导航的基本要求。

关键词：机器视觉果树行间刷白树干 Mid-to-Side 导航基准线

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农田视觉导航基准线的识别与提取方法研究

农机化研究 2016年第7期38卷 124-128页

作者：乔智利崔彦平邹新光河北科技大学机械工程学院石家庄050018

提出了一种基于农田图像处理的视觉导航基准线的提取方法。该方法首先使用加权平均法(2G-RB)对原图像进行灰度化处理;采用改进最大化类间方差分割灰度图像;再用小面积法去噪;识别去噪后的图像的中心点,确定导航中心点位置。基于中心点... 详细信息

提出了一种基于农田图像处理的视觉导航基准线的提取方法。该方法首先使用加权平均法(2G-RB)对原图像进行灰度化处理;采用改进最大化类间方差分割灰度图像;再用小面积法去噪;识别去噪后的图像的中心点,确定导航中心点位置。基于中心点的分布规律,将图像中识别出的中心点进行筛选,得到有效的导航基准中心点,使用改进霍夫变换与最小二乘法相结合的方法提取导航基准线。本文方法能够准确地识别和提取导航基准线,实验证明了该方法的有效性和实时性。

关键词：农作物中心点导航基准线

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基于DSP的农业机械导航基准线提取的研究

基于DSP的农业机械导航基准线提取的研究

基于边缘检测和区域定位的玉米根茎导航线提取方法

中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会

作者：刘文涛杜尚丰刘兴华中国农业大学信息与电气工程学院

本文提出了基于DSP提取农业机械导航基准线的方法。设计了基于DSP评估板ICETEK-C6711-A的图像采集背板,采用Hough变换图像处理算法提取了导航基准线。实验结果表明,基于DSP提取导航基准线的方法执行效率高,可移动性强,体积小,具有较好... 详细信息

本文提出了基于DSP提取农业机械导航基准线的方法。设计了基于DSP评估板ICETEK-C6711-A的图像采集背板,采用Hough变换图像处理算法提取了导航基准线。实验结果表明,基于DSP提取导航基准线的方法执行效率高,可移动性强,体积小,具有较好的发展前景。

关键词：图像采集 Hough变换导航基准线 DSP

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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农业机械学报 2020年第10期51卷 26-33页

作者：宫金良王祥祥张彦斐兰玉彬山东理工大学机械工程学院淄博255049 山东理工大学农业工程与食品科学学院淄博255049

基于玉米根茎图像信息,提出一种基于边缘检测和区域定位的玉米根茎导航线提取方法。首先,利用最大类间方差法自动分割2G-R-B灰度图像,得到二值化图像,结合形态学处理、位置/面积去噪方法提高二值化图像质量,对去噪图像按列累加得到列像... 详细信息

基于玉米根茎图像信息,提出一种基于边缘检测和区域定位的玉米根茎导航线提取方法。首先,利用最大类间方差法自动分割2G-R-B灰度图像,得到二值化图像,结合形态学处理、位置/面积去噪方法提高二值化图像质量,对去噪图像按列累加得到列像素累加曲线;针对传统方法得到的特征点中伪特征点较多的问题,引入高斯滤波器平滑累加曲线,并运用极值法减少玉米根茎伪特征点的干扰,在提取玉米茎秆边缘直线时,提出基于最远茎秆成像宽度的双侧边缘判别思路,通过扫描每条边缘直线的四边形封闭邻域有效剔除伪边缘直线;最后,根据边缘直线二次定位玉米的根茎区域范围,并剔除伪特征点,采用最小二乘线性拟合方法准确提取导航线。试验表明,本文算法处理一幅1280像素×720像素图像耗时约236 ms,特征点拟合准确率为92%。与传统方法相比,本文算法精度高、实时性好,在缺苗、杂草较多和株距不标准的情况下仍具有较强的鲁棒性。

关键词：玉米根茎特征点导航基准线机器视觉边缘检测区域定位

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Hough变换在农田机械视觉导航中的应用

仪器仪表学报 2005年第z1期26卷 706-707页

作者：张卫杜尚丰中国农业大学北京100083

农田机械视觉导航技术是智能化农业的一个重要方面。从农田机械视觉信息的特点出发,运用Hough变换技术来处理农田机械视觉信息,找出导航的基准线,从而实现对农田机械的导航。实验显示此方法具有算法简单、抗噪声强、软硬件要求不高等优点。

关键词：导航基准线直线拟合图像二值化 Hough变换

基于机器视觉的高地隙喷雾机自动导航系统设计

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农机化研究 2022年第1期44卷 130-136页

作者：谭文豪桑永英胡敏英申锴张文卿宋洋洋河北农业大学机电工程学院河北保定071001

针对高地隙喷雾机在玉米中后期喷药植保作业对行难的问题,设计了一种基于机器视觉的高地隙喷雾机自动导航系统,并进行了可行性分析和仿真试验。系统整体由前置的CCD摄像头、车载计算机、STM32微控制器、蓄电池组、步进电机及控制器,以... 详细信息

针对高地隙喷雾机在玉米中后期喷药植保作业对行难的问题,设计了一种基于机器视觉的高地隙喷雾机自动导航系统,并进行了可行性分析和仿真试验。系统整体由前置的CCD摄像头、车载计算机、STM32微控制器、蓄电池组、步进电机及控制器,以及传感器模块组成,通过Labview编程软件实现程序的开发及数据的储存工作,车载计算器进行图像数据的处理,并由单片机执行控制。试验结果表明:系统鲁棒性强,能够成功提取导航线并达到自动导航目的,综合成功率为89.3%,满足实际工作要求,为实现玉米高地隙喷雾机自动导航作业提供了一种可行方案。

关键词：机器视觉自动导航玉米行道 LabVIEW 导航基准线

面向玉米大田作业的农业机器人导航与杂草识别技术

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面向玉米大田作业的农业机器人导航与杂草识别技术

作者：刘浩山东理工大学

学位级别：硕士

本研究作业环境为玉米大田,针对农村劳动力短缺以及化学除草剂覆盖式喷洒问题,提出了针对玉米3-5叶期、5-8叶期的导航基准线识别方法,以及基于玉米行线位置的玉米行间杂草的识别策略,为实现农业机器人自主导航以及变量喷施化学除草剂奠... 详细信息

本研究作业环境为玉米大田,针对农村劳动力短缺以及化学除草剂覆盖式喷洒问题,提出了针对玉米3-5叶期、5-8叶期的导航基准线识别方法,以及基于玉米行线位置的玉米行间杂草的识别策略,为实现农业机器人自主导航以及变量喷施化学除草剂奠定了基础,具体研究内容如下:(1)针对基于视觉导航的农业机器人在玉米幼苗期导航基准线提取易受杂草、缺苗干扰的问题,提出一种在玉米3-5叶期条件下高效获取导航基准线的方法。采用超绿色灰度法以及Otsu法实现绿色植物信息的获取。利用平行四边形模拟作物行长度、像素、走向特点,实现作物行位置初步定位;通过梯形模拟作物行在图像中呈现的上窄下宽的形状特征,实现作物行位置的最终定位。利用Hough变换统计特性实现作物行直线检测,并将当前帧导航基准线与上一帧导航基准线做夹角偏差对比(第一帧图像不做对比),偏差超出一定范围则继承上一帧导航基准线。根据试验分析结果,处理一帧农田信息图像平均耗时78ms,导航基准线的提取准确率在94%左右,能够为农业机器人在玉米3-5叶期的自主导航提供一种实时性好、抗干扰能力强的导航方法。(2)针对基于视觉导航的农业机器人在玉米5-8叶期导航基准线提取易受玉米子叶以及杂草干扰的问题,提出一种鲁棒性较强的基于导航趋势线的玉米根茎导航线识别方法。采用归一化的超绿特征2G-R-B算法进行灰度化处理,在选取最大类间方差法(Qtsu算法)实现图像的二值化之前,应用线性拉伸方法增强图像对比度。应用垂直投影法进行玉米行定位生成玉米根茎候选定位点,引入动态变尺寸窗口完成对玉米根茎候选定位点的第一次剔除,根据相对导航趋势线偏移量对玉米根茎候选定位点进行二次剔除,提高了玉米根茎定位点提取精度。利用最小二乘法对筛选后的根茎定位点进行直线拟合,获取玉米行线。最后采用向量加法求取两玉米行线的角平分线作为导航基准线。试验数据表明,此作业环境下,处理一张640*480像素的图像时间在100ms左右,玉米行线与玉米根茎拟合效果较好,该算法所提取导航基准线准确率在91.3%左右,能够为农业机器人在玉米大田中行驶提供可靠的视觉导航算法。(3)实现变量喷施化学除草剂需解决的首要问题是如何将杂草与作物快速准确的区分开来。杂草种类繁多,而针对玉米大田而言,作物信息相对单一,本研究提出首先基于玉米行线完成玉米行间区域的框选定位,以达到区分玉米作物与杂草的目的;为避免玉米子叶对识别算法的干扰,以杂草连通区域重心距离玉米行线距离的远近判定杂草图像信息。(4)针对传统PID算法在整定时需建立被控对象精准数学模型的弊端,提出基于模糊控制的农业机器人导航控制策略。基于前文研究内容设计了以偏距、偏角为输入,电压为输出的模糊控制器,并利用Matlab软件中的Simulink模块组建仿真模型并对其进行仿真分析,仿真过程中,分别保持偏距、偏角其中一参数为0值,在某一时刻对另一参数进行跃变,观察输出曲线震荡幅度以及路径追踪效果,试验结果表明偏距跃变时将带动偏角的大幅震荡,而偏角跃变时对偏距的震荡幅度影响较小,同时试验数据还表明该模糊控制系统具有快速纠偏能力以及较强的鲁棒性,适用于农业机器人在玉米田间的导航控制,达到了预期设计目标。

关键词：机器视觉导航基准线精准喷施坐标系映射模糊控制

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基于图像处理的农业装备视觉导航技术研究

拖拉机与农用运输车 2021年第2期48卷 3-6页

作者：刘一鸣刘瑞军石大排罗婷李世程山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255049 湖北文理学院纯电动汽车动力系统设计与测试湖北省重点实验室湖北襄阳441053

为解决机器视觉对田间作物行定位困难的问题,给出了一种基于图像处理的视觉导航方法。根据农田图像的特点,采用2 G-R-B灰度变换;去除噪声后采用最大类间方差法分割作物行与背景;从多行苗列中选取中间行苗列作为目标检测区域,提取作物行... 详细信息

为解决机器视觉对田间作物行定位困难的问题,给出了一种基于图像处理的视觉导航方法。根据农田图像的特点,采用2 G-R-B灰度变换;去除噪声后采用最大类间方差法分割作物行与背景;从多行苗列中选取中间行苗列作为目标检测区域,提取作物行特征点,对特征点进行筛选之后,根据有效的导航基准点位置利用Hough变换得到导航基准线。该方法能准确提取农田图像中的苗列信息,确定多条导航线的方位。

关键词：图像处理特征点 Hough变换导航基准线

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采用深度学习法优化的葡萄园行间路径检测

林业机械与木工设备 2019年第7期47卷 23-27页

作者：宋广虎冯全海洋王书志甘肃农业大学机电工程学院甘肃兰州730070 西北民族大学电气工程学院甘肃兰州730030

为了使基于视觉信息的农业机器人在葡萄种植园实现准确导航检测行间道路,将采集的视频分割成图片做成图像集,训练图像集对FCN、SegNet和U-NET三种卷积神经网络进行迁移学习,得到三种分割网络模型,分别用这些模型对测试集中不同环境下葡... 详细信息

为了使基于视觉信息的农业机器人在葡萄种植园实现准确导航检测行间道路,将采集的视频分割成图片做成图像集,训练图像集对FCN、SegNet和U-NET三种卷积神经网络进行迁移学习,得到三种分割网络模型,分别用这些模型对测试集中不同环境下葡萄行间路径图像进行分割试验,以人工分割为基准对三种网络的分割效果进行评价,最后对分割前景提取导航基准线。试验表明,三种分割网络测试集分割精度(MCC)分别达到了89.96%、82.42%和75.78%,三种网络测试集上阴天图像的平均MCC分别比晴天高3.78%、0.45%和9.67%。三种网络中,FCN的总体分割效果最优,测试集上的平均分割精度(MCC)分别比SegNet和U-NET高5.87%和17.12%。FCN网络分割精度高,分割边缘清晰,提取的导航线精准,为农业机器人自主行走提供了一种可靠的导航方法。

关键词：葡萄园行间路径图像分割深度学习导航基准线