農(nóng)業(yè)自主行走機器人視覺導航技術的研究.pdf

1、本文主要研究農(nóng)業(yè)自主行走機器人的視覺導航技術，包括行走路徑的提取和機器人的自定位。文中對復雜農(nóng)田場景和道路場景進行了描述和合理的假設，通過對圖像信息的處理和理解提取出導航路徑，并根據(jù)導航路徑信息對機器人的自定位技術進行了研究，最終求得機器人相對于導航路徑的橫向偏離和角度偏差。圖像采集使用CMOS型彩色數(shù)字攝像機，導航方式采用單目視覺方式。 農(nóng)業(yè)自主行走機器人視覺導航的首要研究目標為導航路徑的識別，導航路徑通常表現(xiàn)為條帶狀的目標物

2、，對農(nóng)田環(huán)境中、直線或彎度不大的道路環(huán)境，可將導航路徑假設為直線。通過對目標的辨識和分析，分離出導航路徑。圖像分割就是把圖像分為各具特性的區(qū)域，并提取出感興趣目標的過程。對于復雜的農(nóng)田場景和道路場景，普通的圖像分割方法很難快速有效地提取出導航路徑，因此本文提出了基于掃描線上像素分布的圖像分割法，逐行掃描圖像，根據(jù)掃描線上像素灰度(或RGB圖像中某種顏色分量)值的分布特征，提取出導航路徑的邊緣點，這種方法對于條帶狀目標物有很好的分割效果。

3、 直線檢測是圖像分析和計算機視覺的一個重要內(nèi)容，最常用的是最小二乘法和Hough變換法。最小二乘法對噪聲敏感，Hough變換法處理速度很慢，針對以上問題本文提出了基于一點的改進Hough變換法，首先提取出所有可能出現(xiàn)在直線上的點(侯選點)，然后找到一個基準點(已知點)，按照一定規(guī)則將所有候選點向已知點投票，最終求得了直線的斜率。這種方法將傳統(tǒng)Hough變換的窮舉式的運算過程簡化為向一個已知點的投票，既保留傳統(tǒng)Hough變換的優(yōu)點

4、又簡化了計算過程，提高了處理速度。具體到實際圖像的處理，對于640×480像素的圖像，在主頻為1.6GHz，內(nèi)存容量是256MB的臺式機上處理時間可縮短到0.2ms左右，檢測結(jié)果能滿足實際工作的需要。 自定位技術是視覺導航的關鍵技術之一，機器人在沿導航路徑行駛時其位置可以用相對導航路徑的橫向偏離量d及偏轉(zhuǎn)角β表示。本文在使用兩步法進行攝像機的標定之后，提出了基于導航路徑直線信息的機器人自定位方法，經(jīng)過試驗驗證，該方法的橫向偏離量