[發明專利]一種基于激光雷達點云的田間苗帶導航線檢測方法

有效

• 申請號: 202110648336.9
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113376614B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 饒秀勤;林洋洋;朱逸航;應義斌;楊海濤;姜海益;張延寧;張小敏
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01S7/48
• 分類號: G01S7/48;G01S17/88;G01S17/89
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種基于激光雷達點云的田間苗帶導航線檢測方法。方法包括：建立好雷達坐標系與世界坐標系后，通過安裝于行走車頂部的激光雷達獲取苗帶點云，并將苗帶點云轉換至世界坐標系；利用閾值進行苗帶點云濾波并將苗帶點云進行離散化獲得二維離散化區間區域；最后進行二值化并映射至世界坐標系計算出中間擬合線，進而判別標識檢測左、右作物行，均值化三條擬合線后得到作物行間導航擬合線。本發明利用激光雷達點云來提取導航線信息，實現了作物行間的導航線檢測。

技術領域

本發明涉及一種田間苗帶導航線檢測方法，尤其是涉及一種基于激光雷達點云的田間苗帶導航線檢測方法。

背景技術

田間農業機械對田間苗帶的導航線自動檢測是發展現代化智能農業裝備的前提條件，目前主要的導航方法主要包括基于衛星定位系統的導航技術以及基于機器視覺的導航線檢測方法(李云伍,徐俊杰,王銘楓,劉得雄,孫紅偉,王小娟.丘陵山區田間道路自主行駛轉運車及其視覺導航系統研制[J].農業工程學報,2019,35(01):52-61.)。

基于衛星定位系統的導航技術利用衛星間的相對位置關系計算出田間車輛的位置、速度以及行走方向等信息，多用于田間的全域導航。該方法在田間路徑規劃及定位方面具有較大的又是，但是該方法易受到衛星數量、衛星幾何分布狀況等因素的影響，從而使其導航的精度及穩定性波動較大。

基于機器視覺的導航線檢測方法，多采用將RGB相機安裝于農機裝備上，通過隨車輛行走前進而獲取的田間苗帶信息來獲取導航信息，并將獲取的導航信息用于田間路徑的規劃，該方法多用于局域導航。

為了實現田間苗帶導航信息的獲取，眾多學者進行了相關的研究。

刁智華等(2015)以處于生長早中期的玉米苗為研究對象，采用改進的過綠特征法及改進的中值濾波法分割出作物行，并通過Hough變換檢測出玉米行的中心線(刁智華,趙明珍,宋寅卯,吳貝貝,毋媛媛,錢曉亮,魏玉泉.基于機器視覺的玉米精準施藥系統作物行識別算法及系統實現[J].農業工程學報,2015,31(07):47-52.)。

Jiang等(2016)將過綠2G-R-B與大津法相結合進行分割，利用Hough變換提取出候選作物中心線，最后通過基于消隱點與K-means聚類得到真實的作物行(Jiang G,Wang X,Wang z,et al.Wheat rows detection at the early growth stage based on Houghtransform and vanishing point[J].ComputersElectronics in Agriculture,2016,123:211-223.)。

Wera等(2018)先后利用Hough變換求取平行等距線的原理以及RANSAC迭代方法進行處理，發現后者的正確率比Hough變換的結果高，但耗時長(Wera W,Veronika F F,Christian D,et al.Crop Row Detection on Tiny Plants With the Pattern HoughTransform[J].IEEE RoboticsAutomation Letters,2018:1-1.)。

陳艷等(2011)將GPS與機器視覺系統相結合構建了多傳感器組合導航定位系統，實驗表明定位曲線更加平滑，克服了單一傳感器定位的弊端(陳艷,張漫,馬文強,劉兆祥,籍穎.基于GPS和機器視覺的組合導航定位方法[J].農業工程學報,2011,27(03):126-130.)。