CN108021126A - 一种基于全景视觉的农业移动机器人的设计方法 - Google Patents
一种基于全景视觉的农业移动机器人的设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108021126A CN108021126A CN201610929772.2A CN201610929772A CN108021126A CN 108021126 A CN108021126 A CN 108021126A CN 201610929772 A CN201610929772 A CN 201610929772A CN 108021126 A CN108021126 A CN 108021126A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- navigation
- mobile robot
- row
- overall view
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000009313 farming Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 4
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0231—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
- G05D1/0246—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Guiding Agricultural Machines (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于全景视觉的农业移动机器人的设计方法,所述方法包括以下步骤：第一步，分析基于折反射原理的全景视觉系统主要的组成部分；第二步，利用全景视觉系统对农业机器人周围的环境信息进行成像；第三步，设计农作物行导航参考路径识别和导航控制参数提取算法；第四步，设计农业移动机器人的自主导航控制器。本发明的基于全景视觉的农业移动机器人的设计方法，对基于折反射全景视觉系统的农业移动机器人自主导航技术，包括全景视觉系统的结构和距离角度标定，农作物行图像采集和处理，作物行路径识别和导航控制参数提取以及导航控制方法的研究，使得视觉导航控制系统准确地识别农作行导航参考路径，并稳定地跟踪导航路径线。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于全景视觉的农业移动机器人的设计方法，属于农业自动化技术领域。
背景技术
随着农业机械的广泛普及，农业生产规模的扩大，科学技术的不断发展，农业生产正逐步向现代化农业方向发展；农业作业环境的恶劣、作业任务的繁重、农药化肥的不合理的利用造成对环境的污染以及有毒物体对人体造成的伤害已成为制约农业发展的主要障碍，越来越多的人希望从繁重的农业生产中解脱出来，造成劳动力的短缺，这种种现象正促使着农业生产发生着变革.精细农业，农业生产自动化、无人化应运而生，而要实现农业生产自动化就需要能代替人类完成部分或全部农业作业任务的智能农业机械或农业机器人；而我国的农业人口众多，人均占有土地资源较少，长期以来一直保持着小块土地种植模式，造成了大量资源的浪费或不合理的利用，严重制约了我国农业高科技的发展，特别是农业机器人的发展；随着我国经济的发展，农村劳动力大量转移，以及国家政策的导向作用将使得我国广泛开展农业生产自动化的研究成为可能。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种基于全景视觉的农业移动机器人的设计方法，对基于折反射全景视觉系统的农业移动机器人自主导航技术，包括全景视觉系统的结构和距离角度标定，农作物行图像采集和处理，作物行路径识别和导航控制参数提取以及导航控制方法的研究，使得视觉导航控制系统准确地识别农作行导航参考路径，并稳定地跟踪导航路径线。
本发明的基于全景视觉的农业移动机器人的设计方法，所述方法包括以下步骤：
第一步，分析基于折反射原理的全景视觉系统主要的组成部分，根据农业机器人自主导航的要求和全景视觉系统的特点，采用通过对已知参考点分段抛物插值的方法进行距离和角度标定，得到物像点之间的对应关系；
第二步，利用全景视觉系统对农业机器人周围的环境信息进行成像；
a.用灰度世界假设算法对原始图像进行颜色校正处理，这对室外或环境不可控的机器视觉系统是关键的一步；
b.利用归一化过绿特征值2xg-r-b对图像进行灰度化，进而利用最大类间方差法对图像进行二值化处理，得到农作物行环境的二值图像；
c.用中值滤波算法去除二值图像中的脉冲噪声点的干扰，得到较理想的农作物行目标和背景的二值化图像；
d.利用全景视觉系统距离和角度标定的结果对绿色农作物目标像素进行距离和角度校正，恢复农作物行图像的空间直线特征；
第三步，设计农作物行导航参考路径识别和导航控制参数提取算法，在图像采集和处理的结果上，利用Hough变换识别农作物行导航路径的方向信息，结合数字罗盘的初始航向角度信息和当前航向角度信息，计算出导航拉制参数；
第四步，设计农业移动机器人的自主导航控制器，在分析农业移动机器人常用的导航控制方法特点的基础上，根据农业作业环境的特点，选择模糊控制作为农业移动机器人的导航拉制方法，设计模糊导航控制器；模拟农作物行导航试验表明，本发明的视觉导航控制系统能够准确地识别农作行导航参考路径，并稳定地跟踪导航路径线。
进一步地，所述第三步中的导航拉制参数包括航向角度偏差和横向距离偏差。
本发明与现有技术相比较，本发明的基于全景视觉的农业移动机器人的设计方法，对基于折反射全景视觉系统的农业移动机器人自主导航技术，包括全景视觉系统的结构和距离角度标定，农作物行图像采集和处理，作物行路径识别和导航控制参数提取以及导航控制方法的研究，使得视觉导航控制系统准确地识别农作行导航参考路径，并稳定地跟踪导航路径线。
具体实施方式
本发明的基于全景视觉的农业移动机器人的设计方法，所述方法包括以下步骤：
第一步，分析基于折反射原理的全景视觉系统主要的组成部分，根据农业机器人自主导航的要求和全景视觉系统的特点，采用通过对已知参考点分段抛物插值的方法进行距离和角度标定，得到物像点之间的对应关系；
第二步，利用全景视觉系统对农业机器人周围的环境信息进行成像；
a.用灰度世界假设算法对原始图像进行颜色校正处理，这对室外或环境不可控的机器视觉系统是关键的一步；
b.利用归一化过绿特征值2xg-r-b对图像进行灰度化，进而利用最大类间方差法对图像进行二值化处理，得到农作物行环境的二值图像；
c.用中值滤波算法去除二值图像中的脉冲噪声点的干扰，得到较理想的农作物行目标和背景的二值化图像；
d.利用全景视觉系统距离和角度标定的结果对绿色农作物目标像素进行距离和角度校正，恢复农作物行图像的空间直线特征；
第三步，设计农作物行导航参考路径识别和导航控制参数提取算法，在图像采集和处理的结果上，利用Hough变换识别农作物行导航路径的方向信息，结合数字罗盘的初始航向角度信息和当前航向角度信息，计算出导航拉制参数；
第四步，设计农业移动机器人的自主导航控制器，在分析农业移动机器人常用的导航控制方法特点的基础上，根据农业作业环境的特点，选择模糊控制作为农业移动机器人的导航拉制方法，设计模糊导航控制器；模拟农作物行导航试验表明，本发明的视觉导航控制系统能够准确地识别农作行导航参考路径，并稳定地跟踪导航路径线。
其中，所述第三步中的导航拉制参数包括航向角度偏差和横向距离偏差。
上述实施例，仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。
Claims (2)
1.一种基于全景视觉的农业移动机器人的设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
第一步，分析基于折反射原理的全景视觉系统主要的组成部分，根据农业机器人自主导航的要求和全景视觉系统的特点，采用通过对已知参考点分段抛物插值的方法进行距离和角度标定，得到物像点之间的对应关系；
第二步，利用全景视觉系统对农业机器人周围的环境信息进行成像；
a.用灰度世界假设算法对原始图像进行颜色校正处理；
b.利用归一化过绿特征值2xg-r-b对图像进行灰度化，进而利用最大类间方差法对图像进行二值化处理，得到农作物行环境的二值图像；
c.用中值滤波算法去除二值图像中的脉冲噪声点的干扰，得到较理想的农作物行目标和背景的二值化图像；
d.利用全景视觉系统距离和角度标定的结果对绿色农作物目标像素进行距离和角度校正，恢复农作物行图像的空间直线特征；
第三步，设计农作物行导航参考路径识别和导航控制参数提取算法，在图像采集和处理的结果上，利用Hough变换识别农作物行导航路径的方向信息，结合数字罗盘的初始航向角度信息和当前航向角度信息，计算出导航拉制参数；
第四步，设计农业移动机器人的自主导航控制器，在分析农业移动机器人常用的导航控制方法特点的基础上，根据农业作业环境的特点，选择模糊控制作为农业移动机器人的导航拉制方法，设计模糊导航控制器；模拟农作物行导航试验表明，本发明的视觉导航控制系统能够准确地识别农作行导航参考路径，并稳定地跟踪导航路径线。
2.根据权利要求1所述的基于全景视觉的农业移动机器人的设计方法，其特征在于：所述第三步中的导航拉制参数包括航向角度偏差和横向距离偏差。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610929772.2A CN108021126A (zh) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | 一种基于全景视觉的农业移动机器人的设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610929772.2A CN108021126A (zh) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | 一种基于全景视觉的农业移动机器人的设计方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108021126A true CN108021126A (zh) | 2018-05-11 |
Family
ID=62069747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610929772.2A Pending CN108021126A (zh) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | 一种基于全景视觉的农业移动机器人的设计方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108021126A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108153303A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-12 | 张庆国 | 一种农业机械的田间道路自动导航定位装置及方法 |
| CN113777569A (zh) * | 2021-11-10 | 2021-12-10 | 济南和普威视光电技术有限公司 | 一种雷达联动光电的自动化动态标校方法及系统 |
-
2016
- 2016-10-31 CN CN201610929772.2A patent/CN108021126A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108153303A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-12 | 张庆国 | 一种农业机械的田间道路自动导航定位装置及方法 |
| CN113777569A (zh) * | 2021-11-10 | 2021-12-10 | 济南和普威视光电技术有限公司 | 一种雷达联动光电的自动化动态标校方法及系统 |
| CN113777569B (zh) * | 2021-11-10 | 2022-02-15 | 济南和普威视光电技术有限公司 | 一种雷达联动光电的自动化动态标校方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102914967B (zh) | 采摘机器人的自主导航和人机协同采摘作业系统 | |
| Meng et al. | Development of agricultural implement system based on machine vision and fuzzy control | |
| CN109328973B (zh) | 一种橡胶树智能割胶系统及其控制方法 | |
| CN205353825U (zh) | 一种温室大棚自动化控制系统 | |
| CN103891697A (zh) | 一种室内自主移动喷药机器人及其变量喷药方法 | |
| CN106909148A (zh) | 基于农田环境感知的农机无人驾驶导航方法 | |
| CN101452292B (zh) | 基于序列双色点阵式航标的鱼眼镜头全向视觉制导方法 | |
| CN106584451A (zh) | 一种基于视觉导航的变电站自动构图机器人及方法 | |
| WO2021057909A1 (zh) | 自主机器人及其行走路径规划方法、装置和存储介质 | |
| CN113674299A (zh) | 一种3d打印方法和装置 | |
| CN113057154A (zh) | 一种温室药液喷洒机器人 | |
| CN109901594A (zh) | 一种除草机器人的定位方法及系统 | |
| CN108021126A (zh) | 一种基于全景视觉的农业移动机器人的设计方法 | |
| CN114260895A (zh) | 一种采摘机器人机械臂抓取避障方向确定的方法及其系统 | |
| CN109202958A (zh) | 一种复合机器人视觉抓取平台 | |
| CN109753075A (zh) | 一种基于视觉的农林园区机器人导航方法 | |
| CN114128673B (zh) | 基于混合深度神经网络的肉鸽精准饲喂方法 | |
| CN203762122U (zh) | 一种室内自主移动喷药机器人 | |
| CN113065562B (zh) | 一种基于语义分割网络的作物垄行提取及主导航线选取方法 | |
| CN108227689A (zh) | 一种农业移动机器人自主导航的设计方法 | |
| CN114258781A (zh) | 一种基于形态学与色彩空间的草莓果梗采摘点定位方法 | |
| CN108010033A (zh) | 一种农田场景图像采集和处理方法 | |
| Peng et al. | A combined visual navigation method for greenhouse spray robot | |
| CN109118502A (zh) | 基于断点分割的作业覆盖区域实时重构方法及系统 | |
| CN117115769A (zh) | 一种基于语义分割网络的植株检测与定位方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180511 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |