自主导航农业机器人全方位视觉目标识别与跟踪研究

随着我国信息化技术的逐渐提高,机械自动化、集成电路、智能控制系统和测试计量等行业得到了快速发展,使得移动机器人达到了一个全新的高度,农业机器人也因此被广泛应用。在机器人众多研究问题中,全方位视觉的目标识别与跟踪一直是比较复杂并较难解决的问题。为此,基于全方位的自主导航技术,根据农业机器人工作特点和运动特性,建立了机器人工作空间的环境模型,提出了一种陆标导航和运动目标跟踪系统的视觉伺服方案,开发了以DSP控制器为核心的全方位视觉图像处理系统。试验结果表明:所设计的农业机器人全方位视觉目标识别与跟踪系统精准度高,可靠性和实时性强,各项性能指标优。     

基于机器视觉的机耕船障碍检测及避障策略研究

随着农村劳动力转移城市,传统的劳作也逐渐被先进的劳动生产方式替代,机耕船的制造厂家在考虑如何将机耕船进行高智能性、高工作效率的升级,实现无人驾驶。对机耕船障碍检测和避障策略进行了研究分析,选用基于OpenCV的BM和SGBM算法来实现双目立体匹配测距,通过实验对比两种算法的实际测距效果,BM和SGBM算法测距数据误差分别控制在0.867%和1.23%以内;通过构建样本库训练分类器,得到稳定的障碍物识别模型;选取人工势场法作为研究的基础,提出了一种改进的人工势场法,使机耕船顺利跳出局部极小值点,顺利避开了障碍物抵达目标终点。     

基于机器视觉的工件自动分拣系统研究

对工件识别过程中,对于机器视觉技术的应用进行了一定的分析,并且简要地介绍了主要图像处理算法。在此基础寻求有效方法,对自动分拣系统决策方面提供一定的支持。     

基于机器视觉的哈密瓜大小分级研究

采用机器视觉技术对新疆哈密瓜进行自动大小分级。线阵相机在线采集哈密瓜样本RGB图像,通过对哈密瓜RGB图像进行灰度化、中值滤波、二值化、去除果梗、特征提取等一系列处理,获得哈密瓜二值化图像。利用椭圆拟合算法对二值化图像进行椭圆特征提取,基于椭圆长轴和椭圆率建立了哈密瓜大小分级标准,并以固定阈值建立分级模型。通过哈密瓜分级机系统进行大小分级,分级准确率达90.29%。     

植物生长机器视觉无损测量研究综述

作为植物生长建模关键技术之一的机器视觉无损测量研究,对促进数字农业的快速发展具有重要的意义。本文概述了基于机器视觉的植物无损测量的研究意义、研究方法和国内外的研究进展,提出了急需解决的难点问题,展望了其研究前景。     

数字模型全息标识体系与辅助标识方法研究

针对机械装备数字模型的标准化构建,提出了基于物元的数字模型全息标识体系,并给出辅助标识方法。以精密播种装备为研究对象,研究其拓扑层次,分析零件的基本信息和装配信息,明确基本物元和装配物元组成,制定物元的语义信息编码和标识规则,并完成装配参考元素的创建,完成数字模型全息标识体系的构建。为实现高效、智能的标识,研究数字模型标识的辅助标识方法,设计了一种适用于全息标识体系的人机交互平台,可实现对装配信息的快速提取与解读,将装配相关信息转化为物元编码,并自动标识,完成智能引导辅助模型标识和装配参考元素创建。测试结果证明了数字模型全息标识体系和辅助标识方法的可行性和有效性,为设计者提供了快速有效的标识手段,也为结合专业知识的机械装备数字化设计系统奠定了技术基础。     

基于机器视觉的胡柚分拣系统的研究与应用

文章以胡柚为研究对象,针对基于机器视觉的胡柚品质分拣生产线所涉及的关键技术进行理论和试验研究,先对在传输带上运动的胡柚进行图像采集、图像分割、图像平滑、灰度化和锐化等一系列的图像处理,然后对处理后的胡柚图像提取大小、颜色和缺陷的特征值,最后依据提取的特征参数进行大小、颜色和缺陷分级。并以此为基础,研究适合实时条件下的胡柚大小、形状、颜色及果品缺陷等品质指标的检测方法和分拣执行机构。     

日光温室方位角对植物生长影响的实验研究

光照是日光温室获取能量的主要来源,不同的温室方位角对温室内作物的受光量有不同的影响。根据不同地区的气候地理条件,确定正确的温室朝向,可以直接促进温室内作物的生长。为此,通过设计实验,对山西农业大学的两组植物的生长情况进行观察测试,阐明了光照对植物生长的影响,间接验证了在北方高纬度地区,温室方位角偏西有利于促进植物生长。     

基于字符识别的收割机机器视觉研究

随着农业现代化技术的不断发展,无人驾驶技术开始被应用到农机的设计上,为了实现农机的无人驾驶,首先需要使农机具备智能化视觉系统。为了提高农机视觉系统的导航线识别能力,将基于翻译工具的字符识别技术引入到了系统的设计上,结合图像处理技术,通过对导航线的初步定位、二次定位和图像的滤波、灰度化及增强处理,可以准确识别出作业区域的导航位置线,还可以得到实时的位置坐标。测试结果表明:收割机在自主行走时可以沿着导航线位置行走,并通过坐标点来实时的修正行走方向,达到了精准定位导航的目的。     

计算机视觉技术在农业领域的应用

綜述了计算机视觉技术在监测农作物生长、诊断农作物营养元素、种质资源研究、预测预报病虫草害、农产品收获和检测等方面的应用;介绍了国外对计算机视觉在农业领域中应用的研究动态;分析了我国在这方面研究存在的问题,并就计算机视觉在农业领域应用前景进行了展望.     

基于机器视觉的育苗穴盘定位与检测系统

针对嫁接苗自动移栽机器人,提出了一种基于器视觉的育苗穴盘定位与检测系统.该系统不仅能够确定育苗穴盘在传送带上的位置,而且能够获得各穴孔内的基质深度和三维形状信息.其方法是利用彩色图像与深度图像的注册,从彩色图像中检测穴盘轮廓,结合穴盘规格,实现深度图像中穴盘各穴孔的分割;利用分割后的深度图像对每个穴孔生成三维点云,结合最近邻算法与主成分分析算法计算各点的法向量,基于该法向量实现穴孔侧壁与穴底基质的分割,进而获得基质的深度.试验表明,该系统能够有效定位穴盘并检测基质深度,平均定位误差为3.5 mm,深度检测误差为4.9 mm,满足嫁接苗自动移栽机器人的控制要求.     

基于机器视觉的常温烟雾机喷雾角测量系统

针对常温烟雾机喷雾角测量方法中存在的问题，提出了利用数字图像处理技术结合最小二乘拟合方法对常温烟雾机的喷雾角进行图像检测的方法。该方法实现了喷雾角的非接触测量，避免了常用方法对喷雾现场的干涉，减少了人工测量方法带来的误差。试验结果表明，该方法简单可行，而且能够实现快速检测。     

基于彩色视觉的自动引导车路标识别

针对基于彩色视觉导航的自动引导车的工作特点,对地面上预先铺设的彩色条带状路标图像信息进行了快速提取研究,提出了一种颜色分量近似的滤波方法。该方法简单、快速,减少了路标图像处理的计算量,提高了路标提取的实时性和鲁棒性。经在QDU-I型自动引导车上实际应用表明,该方法可以解决图像处理计算量大而影响自动引导车决策系统的实时性问题。     

万向电动底盘控制系统设计

在分析由4个Mecanum轮组成的车辆运动学模型和动力学模型的基础上,设计了基于参数分配器的模糊PID双闭环控制系统,对采用该系统进行控制的基于Mecanum轮的电动万向底盘进行实验分析,验证了该控制系统具有更好的响应时间和稳态误差精度,能够满足该电动底盘在狭小空间内精确运动的要求.     

基于机器视觉的嫁接苗移栽实时定位研究

针对自动化育苗流程中的嫁接苗移栽环节,提出了一种基于机器视觉的嫁接苗移栽实时定位系统。该系统能根据点云信息定位每次移栽嫁接苗时穴孔的位置,并且在穴盘受迫移动后重新定位穴孔的位置。具体的方法是通过RGB传感器与红外传感器获取工作区域内的点云信息,利用点云信息,首先离线标定传送带平面方程,进而根据实时的位置信息完成穴盘与背景的在线分离;接着从分离出的穴盘点云得到对应的二维掩膜,从掩膜中的单连通区域推算出每个穴孔的位置;针对穴盘移动之后的重定位,使用了基于随机采样一致算法的单应矩阵计算方法,由历史单应矩阵从初次定位的穴孔坐标计算出当前的穴孔位置。实验表明,该定位系统能有效定位穴孔的位置,满足嫁接苗移栽要求。     

基于机器视觉的轮胎转向角测量方法试验研究

基于虚拟仪器LabVIEW搭建图像采集系统,实时获取安装在轮胎轮辋上的检测盘边缘图像,并利用图像处理的方法计算出前轮转角信息。试验车进行了静态测试试验,验证了图像处理获取轮胎转向角的测试精度的可靠性,又分别在静态和动态下,进行方向盘转角与前轮转向角对比试验,验证了图像获取前轮转向角的可靠性和稳定性。     

农业机械视觉导航系统技术研究

机器视觉导航技术是农业机械装备中应用智能控制的重要研究方向.为此,分析了机器视觉信息处理的主流理论框架模型及其存在的不足,提出了一种改进了的机器视觉信息处理的农业机械导航视觉系统结构,并探讨了农业机械机器视觉导航系统的特点及其关键技术.农业机械机器视觉导航研究具有广阔的发展前景.     

基于单目视觉的动态环境同步定位与多地图构建算法

针对传统V-SLAM算法是在假设场景刚性不变的条件下进行建图,导致无法实现动态环境建图,以及传统算法无法克服因环境特征不明显或机器人被“绑架劫持”而导致场景跟丢的问题,提出一种在动态环境下同步定位与多地图构建(DE-SLAMM)算法。该算法首先引入一种多地图构建思想,当跟踪失败时会自适应生成一个新的局部地图,并在回环时将该地图与之前地图融合,解决算法跟丢后无法建图的问题。其次,结合深度学习和多视图几何技术实现对环境中的动态物体进行实时检测,并利用多帧融合技术对动态对象遮挡的部分进行背景修复,有效解决动态环境下跟踪建图问题。最后将该算法应用于实际场景进行测试,结果表明,相比经典的V-SLAM算法(ORB-SLAM2、ORBSLAMM和DynaSLAM),当发生跟踪丢失时,本文算法在很短时间内快速重建地图并实现继续跟踪和新地图融合,而ORB-SLAM2和DynaSLAM跟丢后进入重定位模式,无法继续建图;ORBSLAMM跟丢后虽然可以继续建图,但其建立的地图不能实现多地图融合,无法构建整体地图;进一步通过动态环境测试实验发现,只有本文算法可实现所有动态目标(先验和移动目标)的实时检测及背景...     

汽车稳定性控制系统侧偏角道路试验测试系统

汽车侧偏角是汽车动力学稳定性控制系统实现对汽车稳定性预估的主要依据,设计了"1+2"GPS侧偏角测试方案,即1个基准站和2个移动站,并搭建了道路试验系统.阐述了传感器选型、系统配置和侧偏角计算方法,进行了系统的实车道路试验,并基于光学侧偏角传感器同时测量的数据验证了GPS方案的可行性.汽车侧偏角道路试验系统能够实现高频率的精确定位、测速和侧偏角测量,兼顾车身和车轮位置姿态测量,现场安装快捷方便,可为稳定性控制系统开发中的侧偏角算法和控制逻辑验证提供试验依据.     

基于视觉测量的挖掘机工作装置姿态测量系统

提出了一种基于视觉测量的挖掘机工作装置姿态测量方法。使用工业相机获取工作装置侧视图像,采用鞍点检测方法快速捕捉工作臂上的人工靶标;将靶标间的固定几何尺寸关系作为约束条件筛选出靶标中的鞍点并计算相应工作臂的姿态角;通过预判靶标的运动范围以缩小图像检测区域,提高算法处理速度。试验表明,与挖掘机上原有的拉线传感器测量系统相比较,动臂和斗杆姿态角动态测量偏差分别小于1°和2°,处理每帧工作装置运动图像平均用时在100 ms以内,验证了该方法对挖掘机工作装置姿态测量的可行性。