基于机器视觉的农业机械自动导航方法研究

目前,全球农业面临粮食生产效率提高和可持续性管理的挑战,自动导航技术成为提高生产力和资源利用效率的关键技术之一。基于机器视觉技术的基本原理,系统探讨了机器视觉技术在农业机械自动导航应用平台的构建,并提出一种基于颜色和纹理特征组合的田间障碍物识别方法,根据识别结果系统实现自动实时测距与信息反馈,从而实现农业机械的智能导航。     

基于机器视觉的农业机械避障导航算法研究

【目的】机器视觉技术已经成为一种重要的农业机械导航线路提取技术,但农业机械避障导航的自动提取容易受到自然条件的影响,其实时性要求还需进一步改进。【方法】笔者提出了一种基于机器视觉的农业机械避障导航算法,首先,利用改进之后的避障导航算法对CCD提取的彩色农田图像进行灰度化处理,呈现出图像信息;其次,利用改进之后的Otsu算法对避障系统获取的图像信息进行分割,得出新的图像,再利用滤波、腐蚀、膨胀等算法模式去除避障中的不良信息;最后,在避障信息的基础上提取出针对性的骨架,再对导航进行模拟,计算得出最后的偏差,并采用速度分别为0.5 m/s、1.0m/s的慢速实验对田间农作物中的障碍物进行检测。【结果】仿真结果表明,笔者提出的障碍物探测方法能够在不同的车速情况下,对障碍物的方向和形状进行精确识别,具有很好的适用性。【结论】1）基于机器视觉的农业机械避障导航算法能够较好地克服农业种植过程中出现的障碍物干扰,准确地提取出农田中的作物行驶方向和距离,并为以后的处理打下了良好的基础。2）目前对于障碍物的检测只考虑了静态障碍物和离航向最近的障碍物为有效障碍物的情况,在后续的研究中应对田间多障碍、动态障碍...     

农用轮式移动机器人视觉导航系统

从整体组成、农田环境中跟踪路径识别、机器人相对于跟踪路径位姿计算、系统实时性和鲁棒性改善、横向控制等几个方面对农用轮式移动机器人视觉导航系统进行了比较全面的研究。基于通用小型四轮拖拉机研制了农用轮式机器人实验原型样机,用人工绿篱模拟农作物行开展了初步实验,结果显示,原型样机在纵向速度为0．27m／s和0．94m／s时都能较好地跟踪绿篱边缘。     

宽幅施药机械机器视觉辅助导航系统研究

为了实现宽幅施药机械喷幅的精确拼接,提出一种机器视觉辅助GPS导航方法。该方法首先对施药机械幅边喷洒泡沫剂并进行泡沫剂识别,识别过程中为了有效分割目标与背景,选定蓝色泡沫剂作为试验对象,提出使用超蓝色灰度化方案,并经过形态学滤波、行定位点的选取、Otsu分割提取泡沫剂信息,使用迭代的最小二乘法检测泡沫剂中心线的信息;然后给出了二维图形航向偏角和偏距的定义,并根据识别的泡沫剂信息进行航向偏角和偏差信息的提取,从而指导施药机械的行进方向。试验表明,所提方法可以较为准确地进行泡沫剂识别,根据泡沫剂信息识别得到的偏角计算值和实际测量值平均误差为1.58°,最大误差为2.5°,偏距计算值和实际测量值平均误差为5.4 cm,最大误差为8.4 cm,检测精度能够满足实际需求。     

机器视觉在农业车辆导航系统中的研究进展

机器视觉是农业自动车辆获得导航信息的一种方式,其基本任务是从图像中识别出作物行,然后提取作物线。目前有两种分析图像的模式：基于2D图像信息的边缘特征分析法,基于1D灰度信息的特征分析法。综述了国内外在这个领域的研究进展,并提出一些符合我国农业现代化发展趋势的机器视觉研究思路。     

基于机器视觉的苗期杂草实时分割算法

对利用植物的位置来识别作物苗期田间杂草的方法进行了研究。根据苗期田间植物的位置特征 ,建立了基于机器视觉的分割苗期田间杂草的算法 DBW。通过比较分析各种算法的分割效果图和所耗费的时间 ,运用超绿色法灰度化原始图像 ,然后应用最大方差自动取阈法二值化图像 ,最后运用种子填充算法分割作物和杂草。研究表明 ,算法 DBW在实时性方面表现出一定的优越性 ,处理一幅 5 4 4× 117像素的图像只需大约 6 0 ms     

基于机器视觉的林间导航路径生成算法

提出了一种基于机器视觉的、适用于林间行走机器人导航的路径生成算法,即采用扫描图像获得视野两边的树干底部与地面的交界点,计算得到交点中心的一系列离散点簇,通过最小二乘法拟合该中点生成导航直线的算法.Matlab仿真结果表明:该算法可有效地处理多种林间复杂环境,符合人眼视觉所识别的导航线,在图像批量处理时具有较高的可靠性和稳定性.     

基于机器视觉的农田机械导航线提取算法研究

随着科学技术的发展,精细农业已成为现代农业发展的主导方向。农业机械的自动导航技术是精细农业的关键技术之一,也是实施精准农业的基础。机器视觉由于其广泛实用性,已成为农田机械导航线提取的重要方法。目前,机器视觉自动导航线提取易受自然环境干扰,且在实时处理速度上有待提高。为此,研究了一种导航线提取算法,旨在简化图像处理,提高通用性。首先对CCD获取的彩色农田图像,使用改进的过绿色算法进行灰度化,得到目标区分较好的图像;然后使用改进的OTSU算法对图像进行分割,得到二值图像,再采用滤波、腐蚀、膨胀相结合的算法去除图像噪声;最后提取作物行骨架,拟合作物行直线并进行方向校正,计算相机偏差,为实时校正航向提供反馈信息。试验结果表明,该算法处理一幅图像所用时间在200ms左右,可满足农田机械实时导航的要求。     

基于辅助线的农机视觉导航路径提取算法研究

针对不同场景下的农机视觉导航路径提取方法适用性、抗干扰性差的问题,提出一种基于辅助线的农机视觉导航路径提取算法。首先,对均衡化处理后的农田图像采用1.8G-R-0.8B颜色模型进行灰度化,得到目标与背景区分明显的图像;其次,使用OTSU法阈值分割,对二值图像进行先开后闭运算的形态学处理方法去除图像噪声;最后,根据垂直投影法进行相应的辅助线处理,并结合改进的ROI方法提取感兴趣区域,确定导航定位点,进而最小二乘法将定位点拟合得到导航路径。仿真试验结果及对比表明：本文算法提取路径的欧式距离为1 001.9,路径提取精度相对于传统Hough方法提高47.9%,且对高分辨率图像提取时间缩短79.6%,满足农机具导航路径提取的要求的同时且具有更高的普适性。     

基于机器视觉的果园导航中线提取算法研究

为实现果园作业自动化,对基于机器视觉的果园自然情况下的导航路径拟合方法进行了研究。针对果园环境特点,基于HSV色彩模型和最大类间方差法对果园果树树行特征进行了增强。同时,使用Hough变换对果树树行线进行了拟合,并最终获得了相邻两树行的中线作为导航路径。最终试验结果表明:该方法能有效克服行间生草、光照阴影和修剪枯枝的干扰,可提取果园果树树行线并拟合出果园导航中线。     

面向室内养殖场的机器人自主导航技术研究进展

介绍了视觉导航、激光导航、卫星导航和路标导航等机器人导航技术,分析了不同类型的机器人导航技术在特定应用场景下的导航精度、实时性、适应性。根据这些导航技术的特点,结合在梅州市金绿现代农业发展有限公司室内养殖场开展的导航技术试验结果,指出了在室内养殖场内应用单一导航技术存在的问题,并展望多种导航方法信息融合的导航技术在室内养殖场的应用前景,期望为突破机器人饲喂、运输、采摘关键技术,解决制约农业智能化、无人化发展难题提供思路。     

基于树莓派及深度学习的柑橘识别系统设计

随着现代农业技术的发展,柑橘的生产与采收自动化是必然趋势,而柑橘的目标识别是实现采摘自动化的重要环节。提出一种基于树莓派的柑橘识别系统,以树莓派作为软件程序平台,应用Python语言构建卷积神经网络模型,利用TensorFlow平台实现柑橘的识别。通过机器视觉采集柑橘树的相关数据,结合深度学习算法,对柑橘树上的柑橘进行识别及计数。经过测试,识别正确率约为92.4%。此外,利用GPS模块进行识别位置定位,确定区域内的柑橘密度及使用光照强度传感器测量环境光照强度对图像进行直方图均衡化处理,降低光照对柑橘识别的影响。     

基于机器视觉的高地隙喷雾机自动导航系统设计

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、STM 32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...     

基于机器视觉的茶陇识别与采茶机导航方法

为提高机器采摘茶叶整体质量及采摘效率,提出一种基于机器视觉的机采茶陇识别与采茶机导航的方法。在采茶机器的前方配置摄像头用于获取待采摘茶陇的视频图像,对安装在采茶机上的摄像机内外参数进行离线标定;对茶陇的视频图像用高斯滤波、颜色坐标系转换、局部OTSU多阈值法图像分割、最小二乘法直线拟合等算法进行处理,提取出茶陇的左右边缘线;根据标定结果计算出茶陇中心线,并在驾驶座的显示屏上标识出目前采茶机的采摘状态,包括茶陇中心线和采茶机的偏移情况,提示驾驶员根据识别结果进行适当调整。实验结果表明,提出的基于机器视觉的机采茶陇识别及采茶机导航的方法能有效解决目前机采茶叶老嫩茶叶一刀切下的弊端,为完全自动化采摘奠定了基础。     

基于机器视觉的枸杞产地识别研究

设计以枸杞图像的特征进行产地识别的可行性验证试验。选用3份枸杞样本,在光照箱拍照获得图像,经预处理后得到枸杞形态、颜色及纹理方面的54个特征;运用主分量分析法（PCA）优化得到13个主成分;通过建立支持向量机（SVM）模型,进行样本的训练和测试。结果表明,模型对3个不同产地的构杞正确识别率达到100％。研究结果对于枸杞品种及产地的识别及枸杞谱系研究具有一定参考价值。     

基于机器视觉的玉米根茎导航基准线提取方法

提出一种在大田环境下快速、精确提取中晚期玉米行中心线作为农业机器人导航基准线的新方法。改进了传统的2G-R-B算法,实时地获取植株绿色特征。根据玉米垂直投影图生成根茎轮廓特点并采用峰值点检测算法生成玉米根茎候补定位点,再对候补定位点进行二次判别,提取玉米根茎定位点。利用最小二乘法对已知特征点进行拟合,得到作物行线。求取左右行斜率后,计算出实际需要的导航基准线。实验结果表明,与其它算法相比,处理一幅700像素×350像素的彩色图像平均耗时小于185 ms,实时性好。在多种环境下生成的导航基准线准确率在90%以上,有较强的鲁棒性,为农业自动导引车(Automated guided vehicle,AGV)在中后期玉米大田中的自主行走提供了一种可靠的导航方法。     

基于计算机视觉的养殖动物计数方法研究综述

数量计量是动物养殖管理的基础工作,其结果对于动物养殖的生产效率、养殖成本管控及经济效益评估等具有重要意义。基于计算机视觉的计数方法解决了传统人工计数存在的测量误差大、耗时费力等问题,减轻了养殖人员的工作负担。本文统计分析了近十年的养殖动物视觉计数相关研究,从传统机器学习与深度学习两方面对养殖动物计数算法进行分析与讨论。此外,对水产养殖、畜禽养殖与特种动物养殖领域的养殖动物计数应用进行梳理与总结。同时,对目前公开发布的养殖动物计数数据集进行概述。最后,从数据集、应用场景、计数方法3方面分析讨论养殖动物计数研究面临的主要挑战,并对未来研究进行展望。     

机器视觉技术在现代农业生产中的研究进展

机器视觉技术已经广泛应用于农业生产的各个环节,详细阐述机器视觉的概念、组成部分、工作原理以及发展历程,总结国内外的研究成果,介绍机器视觉技术在作物病虫草害识别与监测、作物生长信息监测与产量估计、果蔬识别定位与采摘、种子产前检测与果蔬分级以及农业机器人视觉导航等领域的研究进展与应用情况,提出农业场景视觉系统在稳定性、可靠...     

机器视觉技术在精细农业中的研究进展

精细农业以节约投入、增加产出、提高投入物利用率、减少环境污染为目的.快速、准确地采集各种农田信息,有效地监测农业对象是实施精细农业的重要基础.机器视觉技术由于其非破坏性、精度高、成本效率高、信息量大、灵活等特点,在精细农业中得到了广泛的应用.为此,通过对大量参考文献进行分析,发现机器视觉在精细农业中的主要研究方向集中在农业机械自动导航、作物生长信息检测、变量控制等方面.同时,对机器视觉技术在上述领域中的研究情况进行分析和总结,并讨论了未来机器视觉技术在精细农业中应用存在的问题以及发展前景.