農(nóng)業(yè)機(jī)器人視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)中智能信息識(shí)別技術(shù)的研究.pdf

1、自主式移動(dòng)機(jī)器人在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用可大大提高一些農(nóng)業(yè)機(jī)械的作業(yè)性能和效率、保護(hù)農(nóng)業(yè)作業(yè)人員的安全，從而可拓寬農(nóng)業(yè)機(jī)械的作業(yè)范圍和提高我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的水平、增加農(nóng)業(yè)收入。在自主式移動(dòng)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的研究中，導(dǎo)航方式與定位技術(shù)是移動(dòng)機(jī)器人研究核心，也是移動(dòng)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能化及完全自主的關(guān)鍵技術(shù)。本文主要是對(duì)基于視覺(jué)導(dǎo)航的自主式農(nóng)業(yè)移動(dòng)機(jī)器人的定位技術(shù)、信息處理技術(shù)等移動(dòng)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究，目的是能夠有效提高移動(dòng)機(jī)器人的自主性、靈活性，提

2、高移動(dòng)機(jī)器人的導(dǎo)航與定位精度。因此，本文的研究具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。 1、分析困擾農(nóng)業(yè)智能機(jī)具應(yīng)用中所面臨的困難，提出了研究具有開放式結(jié)構(gòu)的農(nóng)業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)，可以在一定程度上解決當(dāng)前農(nóng)業(yè)機(jī)器人發(fā)展速度緩慢的問(wèn)題。并針對(duì)自主行走的農(nóng)業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)提出了一套適用的基本模型。開放的機(jī)械本體：自主移動(dòng)的小車平臺(tái)+智能機(jī)具，；在移動(dòng)機(jī)器人控制系統(tǒng)中使MCU+DSP模式。 2、為了避免傳統(tǒng)方法對(duì)標(biāo)定參考物精度的苛刻要求，本文首先

3、利用張氏標(biāo)定法求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)，在獲得圖像中心的基礎(chǔ)上求解畸變系數(shù)，對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)器人的攝像機(jī)外參數(shù)，利用大范圍的標(biāo)定參考點(diǎn)，通過(guò)線性變換求解透視變換矩陣中的各個(gè)元素的攝像機(jī)標(biāo)定方法來(lái)獲得，實(shí)驗(yàn)結(jié)果該標(biāo)定過(guò)程基本上滿足了農(nóng)業(yè)機(jī)器人導(dǎo)航的需求。 3、對(duì)農(nóng)田場(chǎng)景圖像以及傳統(tǒng)的邊緣檢測(cè)方法進(jìn)行分析，指出在單一尺度下很難提取農(nóng)田圖像中的完整道路邊緣。結(jié)合小波變換的的空間多分辨率分析原理，提出用雙正交小波來(lái)提取農(nóng)田邊緣圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法

4、所檢測(cè)的農(nóng)田圖像，邊緣提取完整，邊緣跳動(dòng)小。 4、為了更加高效的提取農(nóng)田道路邊緣，本文在馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)理論基礎(chǔ)上，提出了一種非線性提升方案提取農(nóng)田道路邊緣的方法。運(yùn)用此方法在計(jì)算機(jī)上對(duì)圖像做邊緣提取的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法能夠得到了較為完善的邊緣鏈圖像。從處理時(shí)間上來(lái)看，該方法比雙正交的方法縮短了大約30％的時(shí)間，利用提升方案進(jìn)行小波變化更符合實(shí)時(shí)性的要求。 5、針對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的局部規(guī)劃，提出了自主導(dǎo)航控制所需要的局部

5、信息參數(shù)模型，并且通過(guò)對(duì)農(nóng)田場(chǎng)景的分析，對(duì)農(nóng)田場(chǎng)景進(jìn)行模型的抽象，提出了用邊緣像素投影法以及區(qū)域擬合法來(lái)識(shí)別出道路類型，從而進(jìn)一步獲得局部信息參數(shù)。結(jié)合邊緣像素投影法和區(qū)域擬合法兩種方法進(jìn)行識(shí)別中存在的問(wèn)題，給出了算法融合準(zhǔn)則。提高了道路模型匹配的置信度，同時(shí)提高了局部信息參數(shù)的定位精度。識(shí)別率在90％左右。 6、搭建了基于DSP的農(nóng)業(yè)機(jī)器人視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)處理硬件平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。對(duì)導(dǎo)航參數(shù)的精度實(shí)驗(yàn)測(cè)