[發(fā)明專利]一種溫室環(huán)境下導(dǎo)航線提取方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010128963.1
• 申請(qǐng)日: 2010-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN101794391A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉;馮青春;任永新;袁挺;張俊雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/46
• 分類號(hào): G06K9/46;G06T7/00;G06T5/00
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 胡小永

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，涉及一種適應(yīng)不同光照條件下溫室 內(nèi)行走機(jī)器人導(dǎo)航線快速提取技術(shù)。

背景技術(shù)

導(dǎo)航技術(shù)是自主移動(dòng)機(jī)器人的核心技術(shù)之一，移動(dòng)機(jī)器人只有準(zhǔn) 確地知道自身的位姿、行走路徑信息，才能安全有效地進(jìn)行自主運(yùn)動(dòng)。 由于農(nóng)業(yè)機(jī)器人工作環(huán)境的復(fù)雜變化和不可預(yù)測(cè)性，大大增加了農(nóng)業(yè) 機(jī)器人的導(dǎo)航難度。作為目前較為成熟的農(nóng)業(yè)機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)之一的 視覺導(dǎo)航技術(shù)，是指利用視覺系統(tǒng)識(shí)別出農(nóng)業(yè)環(huán)境下路標(biāo)信息作為行 走路徑，根據(jù)農(nóng)業(yè)機(jī)器人與行走路徑的相對(duì)位置計(jì)算出控制量，通過 轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)其位置進(jìn)而跟蹤期望路徑的一系列過程。準(zhǔn)確快速 識(shí)別提取路標(biāo)信息是農(nóng)業(yè)機(jī)器人導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)。

路標(biāo)信息包括自然路標(biāo)和人工路標(biāo)兩種形式，目前農(nóng)業(yè)機(jī)器人導(dǎo) 航研究主要以自然路標(biāo)為主，通過對(duì)工作環(huán)境中自然特征的識(shí)別，實(shí) 現(xiàn)導(dǎo)航。但是溫室環(huán)境下植株行或壟等自然路標(biāo)特征復(fù)雜多變，基于 視覺提取的導(dǎo)航信息可靠性差。因此研究溫室內(nèi)人工路標(biāo)導(dǎo)航方式， 對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)器人的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

溫室環(huán)境下視覺導(dǎo)航圖象的獲取過程中，往往受各種因素的干 擾，特別是環(huán)境光線(包括強(qiáng)度和顏色)的干擾，對(duì)導(dǎo)航圖象的分割尤 其是導(dǎo)航線提取算法制定帶來了很大的困難。本發(fā)明針對(duì)溫室內(nèi)人為 導(dǎo)航路標(biāo)，采用彩色攝像機(jī)采集導(dǎo)航路徑信息，提出一種分步去除干 擾因素的導(dǎo)航線提取算法，來滿足實(shí)時(shí)性和魯棒性的要求。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種溫室環(huán)境下導(dǎo)航線提 取方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1：在溫室道路上手工粘貼彩色導(dǎo)航線，采集溫室路面信息，作 為原始彩色圖像傳送至計(jì)算機(jī)；

S2：對(duì)所述原始彩色圖像進(jìn)行灰度化處理，得到灰度圖像；

S3：對(duì)所述灰度圖像進(jìn)行圖像分割，去除溫室內(nèi)植物干擾，實(shí)現(xiàn) 路面提取；

S4：將圖像分割后得到的二值圖像作為蒙版覆蓋到所述原始彩色 圖像上，得到蒙版疊加后的圖像；

S5：對(duì)所述蒙版疊加后的圖像按照R、G、B分量進(jìn)行歸一化處 理，提取導(dǎo)航線。

其中，所述步驟S2中所采用的灰度化公式為：

grayimage＝0.30×R+0.59×G+0.11×B

其中R、G、B分別為原始彩色圖像RGB色彩通道灰度值。

其中，所述步驟S3中所采用的圖像分割方法為矩不變自動(dòng)閾值 法。

其中，所述步驟S5中歸一化RGB彩色空間的公式為：

r=RR+G+Bg=GR+G+Bb=BR+G+B]]>

其中r、g、b分別為歸一化后的彩色空間中的分量值。

(三)有益效果

在上述技術(shù)方案中，歸一化RGB彩色空間由RGB彩色空間經(jīng)過 簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)變換即可得到，而RGB彩色空間可以從攝像機(jī)直接獲取， 不需要復(fù)雜轉(zhuǎn)換，算法實(shí)時(shí)性良好。并且本發(fā)明可適應(yīng)溫室內(nèi)不同光 照條件下導(dǎo)航線提取，效果穩(wěn)定、可靠。

附圖說明

圖1-a是本發(fā)明實(shí)施例中所采用的綠色黃瓜植株原始圖像；

圖1-b是本發(fā)明實(shí)施例中所采用的綠色黃瓜植株原始圖像灰度化 處理后的圖像；