基于机器视觉的小型插秧机导航研究

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1、浙江理工大学硕士学位论文6．3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯54第七章小型插秧机视觉导航系统的相关实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．557．1视觉导航系统硬件组成⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯557．2视觉导航系统软件设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯557．2．1功能模块介绍⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一567．2．2图像处理流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．567．2．3软件平台设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯．577．3无线控制实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯597．3．1无线控制陆地实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．607．3．2无线控制水田实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．607．4视觉导航陆地实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯617．4．1实验过程简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．617．4．2振动对导航系统的影响分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．627．4．3陆地视觉导航的系统性能分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．647．4．4

3、陆地视觉导航的实验总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．687．5视觉导航水田实验-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．697．6本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯70第八章研究结论和展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．718．1研究结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7l8．2展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯74致

4、谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．80攻读硕士学位期间的研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8lVI浙江理工大学硕士学位论文第一章绪论1．1课题研究的目的和意义本章将以精准农业介绍为出发点，首先说明农机导航是开展精准农业的前提与保障；其次阐述插秧机作为农机中的一种，实现其自主导航是水稻种植业的发展要求；最后讲述作者为何要以小型插秧机为研究对象，开展其视觉导航研究。1．1．1农机导航对于精准农业的重要性尽管改革开发以来，国家在农业生产领域取得了长足进展，但目

5、前仍占主导地位的传统农业依然给整个国家的社会和经济发展带来严峻考验【l】：11国家的土地承载力有限，但人口快速增长趋势未变；21人均耕地甚少，但耕地减少趋势没能改变；3)农业地质灾害日趋严重(水土流失、沙漠化、耕地土质退化与肥力下降)；41水资源稀缺，但农业灌溉用水浪费严重；5)肥料有效利用率低，不仅造成资源浪费，增加农业成本，而且加重了一系列环境’问题12．1；6)农药有效利用率低，粮食中农药残留超标严重。区别于传统农业，美国在20世纪80年代便提出了精准农业的概念与设想，于1992开始将精确农业投入生产实践。以变量施肥为例：1

6、993～1994年，美国明尼苏达洲农场借助GPS指导施肥，其作物产量就比传统平衡施肥提高30％左右，且化肥施用总量减少；YangC．等人在1997、1998年对谷物高粱变量施用氮磷肥的研究也同样表明变量施肥可以增产、保质，以及提高经济回报。为此，自1993起，美国已有80％的大农场、20％的耕地开展精准作业【3】。针对上述传统农业给国民经济发展带来的弊端和美国等国家在实施精准农业上的成功案例，国家于1994开始分析与研讨精准农业，并将精确农业的研究纳入到863计划及国家引进先进农业科学技术(948)项目“精确农业技术体系研究’’中

7、【41。精准农业(PrecisionAgriculture)通俗地讲，就是一种综合应用现代高新技术，以实现农田高产、优质、高效的现代农业生产模式与技术体系【5】。其核心技术包括地理信息系统、全球定位系统、遥感技术、智能农业机械和机电集成技术等【6】。智能农业机械(LAM)作为“精准农业"的核心技术组成，是开展精确农业实践的前1浙江理工大学硕士学位论文提。目前，支持“精准农业"的智能农业机械在国外已有商业化产品。这些智能农业机械可以开展诸如变量播种、施肥、喷药、灌溉以及自动生成产量图等工作。可见，我国农机智能化水平与发达国家相比总体

8、上仍有较大差距。为此，对智能农业机械高新技术展开应用研究与实践，开发出适合我国国情的产品，是科技工作者的社会责任。农业机械导航技术在定位处方作业与农情信息采集领域，是智能农业机械必备组成，不仅可以辅助驾驶者完成作业任务，大多场合更可实现无人导航作业