基于嵌入式视觉的自动导航系统研究

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1、分类号TP391密级UDC621.3学校代码10500硕士学位论文（全日制学术学位）题目：基于嵌入式视觉的自动导航系统研究英文题目：ResearchofAutomaticNavigationSystembasedonEmbeddedVision学位申请人姓名：汤有胜申请学位学科专业：机械电子工程指导教师姓名：马志艳二○一六年五月I分类号TP391密级UDC621.3学校代码10500硕士学位论文（全日制学术学位）题目：基于嵌入式视觉的自动导航系统研究英文题目：ResearchofAutomaticNavigationSystembasedonEmbedd

2、edVision研究生姓名（签名）指导教师姓名（签名）职称副教授申请学位学科名称机械电子工程学科代码080202论文答辩日期20160529学位授予日期20160630学院负责人（签名）评阅人姓名评阅人姓名2016年月日II学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：2016年

3、月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日III摘要农用车辆的自动导航是实现现代农业智能化的一项关键技术，可减轻劳动强度，降低生产成本，提高作业精度。我国是一个农业大国，人口多而耕地少，农业发展不均衡，自动化程度尚未完全普及，因而农用车辆的自动导

4、航研究极具现实意义。本课题紧跟技术的发展，将嵌入式技术、图像处理技术相结合，研究基于嵌入式视觉的农用车辆自动导航系统。以嵌入式硬件平台为基础，围绕视觉导航控制参数的获取进行研究，包括基于视觉的车辆定位原理、导航路径提取算法并将算法移植到嵌入式系统中。首先介绍了农用车辆导航技术的国内外研究现状、相关定位技术和系统设计方案。根据视觉导航的要求，介绍了研究所用的图像传感器和嵌入式开发所需的实验平台，简述研究中所用到的图像处理视觉库。接着探讨了农用车辆视觉导航的原理和方法，分析车辆位姿与相机内部参数之间的关系，研究导航过程中横向控制参数、侧向位移和角度偏差的计算

5、方法，对研究所用的相机进行了标定，获取相机内部参数的具体数值。以湖北英山的茶园为例，结合茶作物的生长特点，提出了一种茶作物导航路径提取算法，算法包括垄头判断、垄间导航路径提取和垄头导航路径提取三部分。通过实验验证，导航线路径提取算法准确性、实时性可满足实际应用，垄头判断方法具有一定的可行性。实验中，搭建了导航系统所需的嵌入式软件开发环境，即Bootloader的移植、Linux内核移植、根文件系统的制作、交叉编译环境的搭建以及OpenCV图像库的移植，并将导航算法成功的移植到开发板上，并将最终反馈控制数据通过串口发送给车辆运动控制平台。最后，结合课题研究

6、情况，对基于视觉的农业车辆导航现存问题进行了概述，并分析今后的研究热点，为进一步研究农用车辆的视觉导航提供理论依据和实验参考。关键词：机器视觉，农机导航，路径提取，嵌入式IAbstractTheautomaticnavigationofagriculturalvehicleisakeytechnologytorealizethemodernintelligentagriculture,whichcanlightentheintensityoflabor,reducethecostofproductionandimprovetheagriculturewo

7、rkingaccuracy.Ourcountryisalargeagriculturalnation,withfewfarmlandsandlargepopulation,thedevelopmentofagriculturalrelativelylagsbehind,butalsothepoorlevelofagriculturemachineryautomation.inconsequence,theresearchonautomaticnavigationofagriculturalvehiclehasgreatpracticalsignifica

8、nce.Thissubjectfollowingthedevelopmentof