多尺度SIFT特征匹配的足迹图像拼接方法

为了增强图像细节、提高匹配精度,提出了一种基于小波变换的多尺度SIFT特征匹配的足迹图像拼接方法.该方法对预处理的图像进行小波变换,把低频系数设为零,高频系数进行阈值调整并反变换后,再利用对于尺度具有鲁棒性的SIFT算法对处理后的图像进行特征点的提取与匹配.对于粗匹配产生的误匹配对,应用随机抽样一致性算法(RANSAC)进行筛选,并通过与原始图像的拼接作比较显示该方法的优越性.实验结果证明该方法使图像细节更为清晰,提高了匹配精度,而且较原始方法有一定程度的提高.     

基于特征点匹配的全景相机图像拼接方法研究

全景相机可获取农机周围360°范围内的图像信息,具有覆盖范围大等特点,但需要对多镜头获取的图像进行拼接与融合,才能生成全景图像,为农机避障提供支持。以雷沃欧豹拖拉机为试验平台,搭载全景相机,获取实验农场的农田图像数据。首先对多幅图像进行预处理,包括通过柱面投影变换统一坐标系,采用基于特征点的SIFT算法提取图像的特征点并进行匹配;针对传统SIFT算法存在错误匹配而影响图像拼接质量的问题,使用RANSAC算法进行多次优化迭代,达到剔除错误匹配点的效果;针对匹配后生成的图像变换矩阵,为防止其线性结果不稳定并进一步优化结果,采用非线性的LM算法进行优化,使用线性加权平滑算法对图像进行融合,实现全景图像的生成。试验采用计算图像重叠区域相关系数定量评价图像拼接效果,并对获取的30组共60幅图像采用RANSAC算法和LM算法进行处理。结果表明,经过RANSAC算法处理后,误匹配点得到明显剔除,匹配特征点之间的平均几何距离偏移量明显减小,其平均值由39. 401 3像素下降至0. 581 9像素,相关系数由0. 287 8上升至0. 724 9。与手动设置阈值的剔除误匹配点方法进行了比较,经过RANSAC算法处理后的平均相关系数为0. 724 9,大于阈值设为0. 4时的0. 593 3,以及阈值设为0. 6时的0. 200 7,证明该算法能够实现多种情况下的图像拼接,剔除误匹配点;经过LM算法处理后,平均几何距离偏移量由0. 581 9像素进一步下降至0. 569 3像素,平均相关系数由0. 724 9进一步上升至0. 726 1,证明图像变换矩阵得到进一步优化,全景图像的拼接质量得到进一步提高。     

基于模糊逻辑的植物叶片边缘检测方法

针对温室环境植物叶片边缘检测中,植物图像通常含有噪声、背景复杂且图像数据存在模糊性和不完整性问题,提出了基于模糊逻辑的植物叶片边缘检测方法.首先,根据邻域像素的统计特性及绿色植物和土壤背景的颜色差异性,利用线性函数定义噪声和边缘的隶属度函数;其次,采用Sugeno模糊模型进行模糊推理,以减少模糊规则数量;最后,利用模糊推理结果先进行模糊滤波后再进行模糊边缘检测.实验证明,提出的方法克服了常规算法未考虑叶片像素和背景像素的颜色差异而导致产生大量伪边缘的问题,在噪声环境中能有效提取自然背景下植物叶片边缘信息,可有效用于温室环境的植物叶片图像边缘检测.     

基于OHTA颜色空间的瓜果轮廓提取方法

提出了一种对彩色水果图像进行果实轮廓提取的算法.首先将图像转换为OHTA颜色空间中的灰度图像,用阈值法实现了图像分割;然后用BLOB算法滤去图像中的噪声;最后用插值的方法得到平滑的轮廓曲线.利用开发的智能瓜果精选分级试验样机,按照大小对温室西红柿进行分类,对算法的精度和实时性进行检验,结果表明算法的精度可达98%,分选速度达到3个/s,达到了实用化的目标.     

基于色度和纹理的黄瓜霜霉病识别与特征提取

研究了可见光波段的黄瓜霜霉病信息分布和分割方法,有效实现了温室非结构环境下黄瓜病害信息识别。通过研究温室黄瓜图像在RGB、HIS和YCbCr颜色空间的分布特点,建立了光照分析模型,提高了不同光照条件下的病害提取适应性。分析了病害目标与环境背景Cb和Cr均值差,提出了CbCr组合算法,实现了目标的快速有效识别,满足了实时对靶施药的要求。通过随机抽取30幅黄瓜霜霉病图像进行算法验证,结果表明图像的平均识别正确率达90.6%。     

温室农用机器人的路径检测

为实现温室中基于单目视觉的机器人自适应导航,运用Susan算子点检测的方法,融合Hough变换,提出了温室环境中的路径导航线的生成算法,并将标准Susan算子改造成适应与Hough变换的二值化形式.通过对温室中113幅图像进行实验检测可知,采用此方法可有效地检测机器人导航路径,且路径检测的识别率为94%,平均导航角为0.192 2°.     

基于全景视觉的智能农业车辆运动障碍目标检测

为了满足智能农业车辆安全正常作业,提出了基于全景视觉的运动障碍目标检测。与传统的单目和双目视觉相比,全景视觉具有360°无盲区检测的优点。首先系统使用多线程技术采集多目视觉图像,并用改进RANSAC-SIFT算法进行特征点提取与匹配,进而拼接全景视觉图像;其次采用改进的CLG光流法处理全景图像,检测运动障碍目标。试验表明：基于多线程技术和改进RANSAC-SIFT的全景拼接算法,与传统SIFT算法相比,平均提高特征点匹配准确度25.6%,加快运算速度25.0%;采用改进CLG光流法进行运动障碍检测,平均检测时间为1.55 s,检测成功率为95.0%。     

基于光照色彩稳定性分析的温室机器人导航信息获取

针对温室环境下视觉导航存在光照波动影响问题,从应用可行性角度,研究了一种基于光照色彩稳定性的导航信息获取方法.分析了温室导航线图像在颜色空间的色彩特征分布,建立了光照分析模型,以提高不同光照条件下的导航线提取适应性.提出g、Cr、Cb色彩分量组合的导航线分割方法,实现了导航信息有效快速识别.采用基于导航参考点的改进Hough变换拟合导航路径,通过几何关系获得导航侧向位移和角度偏差作为导航参数.温室环境下随机拍摄150幅不同光照导航图像进行识别算法验证,导航线平均识别率为93.9％.导航实验结果表明,导航线获取方法平均耗时约95 ms,在运行速度低于1.5 m/s时最大路径跟踪误差小于6 cm,满足视觉导航实时性和准确性的要求.     

基于近红外图像的温室小型西瓜采摘信息获取技术

为实现温室立体栽培模式下小型西瓜的识别与空间定位,研究了基于近红外图像的西瓜采摘信息获取方法。测定、比较西瓜果实与茎、叶的光谱反射率,确定波长850 nm附近波段为区分西瓜与背景的最佳波段,在光强差异较大的两时段内采集了最佳波段下的西瓜近红外图像;通过Otsu算法滤除背景信息,利用"米"字型模板检测得到"浓缩西瓜"区域,实现西瓜果实识别;使用形心坐标计算公式获得采摘点坐标;根据西瓜果梗生长特性,利用分块定位算法获得切割点坐标信息。在温室环境下随机选择拍摄50幅有西瓜图像和20幅无西瓜图像进行识别算法验证,并对识别成功的有西瓜图像进行采摘点与切割点提取算法验证。结果表明,有西瓜图像识别成功率为86%,无西瓜图像为95%;采摘点、切割点定位准确度分别为93.0%、88.4%。     

基于激光测距的温室移动机器人全局定位方法

针对无土栽培温室类结构化环境下机器人的全局定位问题,采用激光测距仪感知环境特征,提出了一种以自适应曲率计算方法进行环境特征分割的移动机器人Monte Carlo全局自定位方法.在机器人定位过程中,利用运动模型预测机器人的位姿,感知模型根据激光测距仪感知的环境特征的几何相似性更新粒子集的分布,实现了机器人的自主定位.仿真实验验证了算法能够满足温室移动机器人定位的需要.