[發明專利]一種基于人工蜂群算法的機器人導航路徑提取方法及裝置

有效

• 申請號: 201611076483.9
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN108133471B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 孟慶寬;孫文彬;王繼廣
• 申請（專利權）人: 天津職業技術師范大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/10;G06T7/13
• 代理公司: 天津創智睿誠知識產權代理有限公司 12251
• 代理人: 孫秋媛

1.一種自然光照條件下基于人工蜂群算法的農業移動機器人導航路徑提取方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S01、作物圖像采集；使攝像機與水平方向呈60°～70°夾角，距離地面垂直高度約1.2～1.4m；

S02、利用2Cg_Nor-Cr_Nor-Cb_Nor因子對采集的作物圖像進行灰度化處理，將彩色作物圖像轉化為灰度圖像；

S03、采用最大類間方差法進行圖像分割，將灰度圖像轉化為二值圖像；

S04、采用垂直投影法獲取作物行在圖像頂邊和圖像底邊的邊緣位置信息，通過直線連接邊緣點形成作物行區域范圍；

S05、利用基于移動窗口的垂直投影法提取所述作物行區域范圍內的作物行特征點；

S06、根據作物行在圖像中的特點，建立作物行中心線求解模型，通過人工蜂群算法在所述作物行區域范圍內提取作物行中心線；其中，具體包括以下步驟：

(1)根據作物行在圖像中的特點建立作物行中心線求解模型，所謂的作物行中心線求解模型就是農田作物行在形態上表現為近似直線，其方程可以根據圖像中兩個作物行特征點確定，設V表示根據所述步驟S05得到的作物行特征點數據空間，(x_i,y_i)和(x_j,y_j)為V中的兩個點，則作物行中心線方程可以表示為：

統計距離該直線d范圍內的特征點個數，將其作為評價直線優劣的標準，通過調整(x_i,y_i)和(x_j,y_j)位置選擇包含特征點最多的直線作為作物行中心線，其中，d的取值范圍為(1，5)；

(2)將所述步驟S05得到的作物行區域范圍內的作物行特征點以圖像1/2 高度為界分為上下2部分，將上半部分的作物行特征點作為作物行中心線的候選起點，下半部分作物行特征點作為作物行中心線候選終點，建立數組分別存儲作物行中心線候選起點和候選終點；

(3)根據作物行中心線求解模型，隨機選擇1個候選起點和1個候選終點構成人工蜂群算法的一個蜜源，代表一條候選作物行中心線，初始化多個蜜源形成多條候選作物行直線，統計距離候選直線一定范圍內的特征點個數，將其作為評價候選直線優劣的適應度函數，通過人工蜂群算法的多次搜索選取適應度函數最大的候選直線作為作物行中心線；

S07、根據距離圖像中心線最近的兩條作物行中心線確定位于所述兩條作物行中心線之間的導航路徑。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S02具體包括以下步驟：

(1)將作物圖像由RGB顏色空間轉換到YCrCb顏色空間：

(2)在YCrCb顏色空間的基礎上構建與光照無關的Cg分量，Cg分量對應綠色信號與亮度信號之差：

(3)根據ITU-R BT.601-6標準對Cg進行處理得到(4)式：

(4)分別對Cr、Cb、Cg分量進行歸一化處理得到Cg_Nor、Cr_Nor、Cb_Nor分量：

(5)利用2Cg_Nor-Cr_Nor-Cb_Nor因子對彩色作物圖像進行灰度化處理。