[發明專利]一種基于貪心遺傳算法的缽苗稀植移栽路徑優化方法

有效

• 申請號: 201510346330.0
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN104978607B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 童俊華;武傳宇;蔣煥煜;錢榮
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及農業機械中用于缽苗的移栽方法，尤其是涉及一種基于貪心遺傳算法的缽苗稀植移栽路徑優化方法。

背景技術

溫室穴盤育苗中，高密度穴盤內的缽苗需要稀植移栽到低密度穴盤內，同時穴盤內的成苗率在80-95%之間。傳統通過人工進行辨識移栽作業，效率低，勞動強度大，且移栽苗的一致性不好；溫室缽苗稀植移栽機通過機器視覺檢測缽苗健康狀況和位置信息，通過末端執行器抓取移栽，可解決上述問題。

低密度穴盤孔穴多、高密度穴盤內健康苗所處位置的隨機性大，移栽機控制末端執行器從原點出發至各穴孔移栽的先后選擇性多，即進行稀植移栽路徑的長度可變；由于孔穴數據量大，控制器計算篩選最短最優路徑的方法無法滿足控制實時性的要求。該種缽苗稀植移栽的路徑規劃方法有待開發。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于貪心遺傳算法的缽苗稀植移栽路徑優化方法，可減少溫室缽苗稀植移栽機末端執行器的行走距離，提高作業效率。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

本發明通過機器視覺己獲知溫室缽苗稀植移栽機的移栽穴盤內缽苗的健康信息，分別對移栽穴盤內健康苗穴位和目的穴盤內空穴位進行標記編碼；貪心遺傳選優原則為目的穴盤空穴孔按列分區進行局部遺傳算法的當前路徑優化；目的穴盤某列空穴孔編碼與移栽穴盤內未規劃的有苗穴孔編碼綜合，生成隨機路徑編碼構成局部遺傳算法的初始種群，循環進行選擇、交叉、變異和重插入操作直到預設收斂代數，將種群適應度最大個體作為該局部最優路徑；將先后各列規劃的局部最優路徑合并，即生成整個目的穴盤稀植移栽路徑。

所述分別對移栽穴盤內健康苗穴位和目的穴盤內空穴位進行標記編碼，具體為密度高的移栽穴盤和密度低的目的穴盤的各穴孔在移栽機系統的位置已經固定，對移栽穴盤內健康苗穴孔按從上至下、從左至右的順序進行正實數標記，對目的穴盤內各空穴孔按從上至下、從左至右的順序進行負實數標記，由此標記編碼實際隱含有穴孔位置和缽苗健康信息。

所述目的穴盤空穴孔按列分區進行局部遺傳算法的當前路徑優化，具體為目的穴盤空穴孔負標記編碼按穴盤列分區，按從左至右或從右至左的列順序，先后與移栽穴盤內未規劃的有苗穴孔正標記編碼綜合，進行局部遺傳算法的當前最優路徑規劃。

所述目的穴盤某列空穴孔編碼與移栽穴盤內未規劃的有苗穴孔編碼綜合，生成隨機路徑編碼構成局部遺傳算法的初始種群，循環進行選擇、交叉、變異和重插入操作直到預設收斂代數，將種群適應度最大個體作為該局部最優路徑，具體局部遺傳算法過程描述如下：

a) 局部遺傳算法的初始種群生成方法具體為：假設目的穴盤某列空穴孔的負標記編碼集為{-1，-2，-3，-4，-5，-6，-7，-8}，移栽穴盤內未規劃的有苗穴孔正標記編碼集為{1，2，3，……，48，49，50}，則移栽路徑從原點出發和正負標記編碼集隨機交叉，可形成如（0，3，-2，8，-4，9，-7，10，-1，7，-6，13，-3，5，-5，16，-8，0）的初始種群的一條染色體，算法設置生成一定數量染色體，即構成初始種群；

b) 個體種群適應度具體為：每個染色體中的編碼實際對映的移栽坐標系的位置已知，則具體每個染色體的對映的路徑長度也可計算，設為l(x)，其中l_min和l_max分別表示種群染色體的最短和最長路徑；定義個體種群適應度為C= (l_max- l(x))/( l_max-l_min)；

c) 局部遺傳算法循環進行的選擇操作為：初始種群作為父代，按照隨機順序，以染色體適應度為選擇概率，選擇概率M>C的染色體作為子代種群；