基于机器视觉的玉米根茎导航基准线提取方法-农业机械学报.PDF

２０１７年 ２月 农 业 机 械 学 报 第 ４８卷 第 ２期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１７．０２．００５ 基于机器视觉的玉米根茎导航基准线提取方法 １ １ ２ １ １ １ 宋　宇 　刘永博 　刘　路 　朱德泉 　焦　俊 　陈黎卿 （１．安徽农业大学工学院，合肥 ２３００３６；２．中国科学技术大学工程科学学院，合肥 ２３００２６） 摘要：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 １８５ｍｓ，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（Ａｕｔｏｍａｔｅｄｇｕｉｄｅｄｖｅｈｉｃｌｅ，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。 关键词：农业自动导引车；机器视觉；导航基准线；峰值点检测；玉米根茎 中图分类号：Ｓ２２４３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１７）０２００３８０７ ＥｘｔｒａｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｏｆＮａｖｉｇａｔｉｏｎＢａｓｅｌｉｎｅｏｆＣｏｒｎＲｏｏｔｓＢａｓｅｄｏｎ ＭａｃｈｉｎｅＶｉｓｉｏｎ １ １ ２ １ １ １ ＳＯＮＧＹｕ　ＬＩＵＹｏｎｇｂｏ　ＬＩＵＬｕ　ＺＨＵＤｅｑｕａｎ　 ＪＩＡＯＪｕｎ　ＣＨＥＮＬｉｑｉｎｇ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｆｅｉ２３００３６，Ｃｈｉｎａ ２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｈｅｆｅｉ２３００２６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｃｈｉｅｖｅｓｍａｌｌａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌａｕｔｏｍａｔｅｄｇｕｉｄｅｄｖｅｈｉｃｌｅ（ＡＧＶ）ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｎａｖｉｇａｔｅ ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｌｙｂｅｔｗｅｅｎｃｏｒｎｒｏｗｓ，ａｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｑｕｉｃｋｌｙａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｌｙｅｘｔｒａｃｔｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒｌｉｎｅｓｏｆｍｉｄｄｌｅｌａｔｅｃｏｒｎｒｏｗｓａｓｔｈｅｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｎａｖｉｇａｔｉｏｎｂａｓｅｌｉｎｅｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｒｏｂｏｔ ｉｎｆｉｅｌｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ２Ｇ Ｒ Ｂａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｏｔｈａｔｉｔｃｏｕｌｄ ｏｂｔａｉｎｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇｒｅｅｎｐｌａｎｔｓｉｎｒｅａｌｔｉｍｅａｎｄａｌｓｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓｏｆｉｍａｇｅｐｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｏｆｃｏｒｎｃｒｏｐ’ｓｌｉｎｅ，ｐｏｉｎｔｓｏｆｐｒｏｆｉｌｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｃｏｒｎｒｏｏｔｓ ｗｅｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄ．Ｕｓｉｎｇｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｐｅａｋｐｏｉｎｔｓ，ｔｈｅｂａｃｋｕｐｌｏｃａｔｉｏｎｐｏｉｎｔｓｏｆｃｏｒｎｒｏｏｔｓ ｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎｐ