棉花铺膜播种作业拖拉机的视觉导航路径检测

• 作者: 付威 坎杂 姚庆旺 张雄楚 李景彬 温宝琴
• 来源期刊: 农机化研究
• 学科: 农学
• 关键词: 棉花铺膜播种 视觉导航 路径检测 最小二乘法
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 所属期刊栏目: 理论研究与探讨
• 页码范围: 33-39
• 页数: 7页
• 分类号: S223.2+4
• 字数: 3583字
• 语种: 中文

摘要

针对棉花铺膜播种作业环境复杂,视觉导航路径检测易受光照强度、噪声及划线深度的影响,设计了一种抗干扰能力强、适应性广的视觉导航路径检测算法.构建图像采集系统,实时采集铺膜播种作业图像,基于Y=0.299R+0.587G+0.114B颜色模型对图像进行灰度化处理.针对第1帧图像,首先在浮动扫描区间[M1-k,M2-k](M1取560,M2取639;k=0,k≤560,k++)从第0行开始逐行扫描像素点,提取每行灰度值最小的像素点(或灰度值最小的像素点的列坐标的平均值)作为各行路径提取的候补点,并计算每个扫描区间内的候补点列值的方差Fk;寻求Fk值最小的区间作为第1帧图像的目标区间;在目标区间内使用最小二乘法拟合候补点集群提取初始导航路径;然后,以初始导航路径为中心,左右各扩展U个像素作为扫描区间,提取每行灰度值最小的像素点(或灰度值最小的像素点的列坐标的平均值)作为各行路径提取的候补点;最后,使用最小二乘法拟合导航路径,完成第1帧图像导航路径的提取.从第2帧图像开始,首先确定以前1帧图像导航路径作为当前帧图像扫描区间的中心,左右各扩展U个像素作为扫描区间;然后,从第0行像素开始逐行扫描,并提取灰度值最小的像素点(或灰度值最小的像素点的列坐标的平均值)作为路径提取的候补点,并使用"差异权重法"平滑候补点群;最后,基于最小二乘法拟合导航路径.采集6种工况下铺膜作业视频进行验证试验,结果表明:导航路径检测准确率为100％,平均处理速度为7.020ms/帧,能够稳定、快速地检测导航路径,准确率高,适应性广,抗干扰能力较强,满足棉花铺膜播种作业的实际要求.该检测算法丰富了基于视觉的拖拉机行走路径检测的方法,为实现拖拉机自动驾驶奠定了理论基础.