針對高地隙植保機底盤玉米田間植保作業(yè)壓苗嚴重的現(xiàn)象,該研究提出了基于車輪正前方可行走動態(tài)感興趣區(qū)域(Region of Interest,ROI)的玉米行導(dǎo)航線實時提取算法。首先將獲取的玉米苗帶圖像進行像素歸一化,采用過綠算法和最大類間方差法分割玉米與背景,并通過形態(tài)學(xué)處理對圖像進行增強和去噪;然后對視頻第1幀圖像應(yīng)用垂直投影法確定靜態(tài)ROI區(qū)域,并在靜態(tài)ROI區(qū)域內(nèi)利用特征點聚類算法擬合作物行識別線,基于已識別的玉米行識別線更新和優(yōu)化動態(tài)ROI區(qū)域,實現(xiàn)動態(tài)ROI區(qū)域的動態(tài)遷移;最后在動態(tài)ROI區(qū)域內(nèi)采用最小二乘法獲取高地隙植保機底盤玉米行間導(dǎo)航線。試驗表明,該算法具有較好的抗干擾性能,能夠很好地適應(yīng)較為復(fù)雜的田間環(huán)境,導(dǎo)航線提取準(zhǔn)確率為96%,處理一幀分辨率為1 920像素×1 080像素圖像平均耗時97.56 ms,該研究提出的算法能夠為高地隙植保機車輪沿玉米壟間行走提供可靠、實時的導(dǎo)航路徑。

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【部分圖文】：

圖1 高地隙植保機底盤基本結(jié)構(gòu)

高地隙植保機底盤結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示[10]，主要由柴油機、高地隙車橋、轉(zhuǎn)向油缸、高地隙輪胎、自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和機器視覺系統(tǒng)等組成。高地隙植保機底盤離地間隙1.1m，軸距1.6m，輪距1.3m。傳動系統(tǒng)采用HST靜液壓變速箱，能夠?qū)崿F(xiàn)底盤無極變速。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用伺服電機驅(qū)動全液壓轉(zhuǎn)....

圖2 導(dǎo)航線提取流程

基于機器視覺的高地隙植保機玉米行間導(dǎo)航線提取流程如圖2所示，首先通過安裝在車輪正前方的相機獲取車輪正前方玉米苗帶圖像信息，然后對采集到的圖像進行預(yù)處理，確定導(dǎo)航ROI，并在導(dǎo)航ROI內(nèi)采用最小二乘法擬合導(dǎo)航線，最后根據(jù)路徑跟蹤控制算法實現(xiàn)高地隙植保機玉米行間行走。2圖像預(yù)處理與....

圖3 顏色分量統(tǒng)計結(jié)果

采用超綠特征算子計算土壤和玉米苗帶圖像灰度值，統(tǒng)計結(jié)果如圖4a，統(tǒng)計結(jié)果表明玉米不同生長時期土壤背景灰度值顯著小于玉米。以超綠特征算子為玉米分割閾值，采用最大類間方差法[25-27]分割玉米和土壤背景，不同時期玉米二值化分割效果如圖4c所示。圖4不同時期玉米與土壤背景分割結(jié)果

圖4 不同時期玉米與土壤背景分割結(jié)果

圖3顏色分量統(tǒng)計結(jié)果田間雜草、秸稈以及玉米葉片外展噪聲，直接干擾靜態(tài)ROI的提取。采用形態(tài)學(xué)膨脹和腐蝕去除噪聲，并連通小范圍斷壟區(qū)域，結(jié)果如圖4d所示，該區(qū)域可用于車輪對行行走路徑規(guī)劃效果較好。圖像預(yù)處理與苗帶分割為后續(xù)的ROI可靠提取提供了必要條件。

本文編號：4016956