基于机器视觉的路径识别及避障导航系统

《基于机器视觉的路径识别及避障导航系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码：10564学号：2013206004分类号：TP317.4密级：硕士学位论文基于机器视觉的路径识别及避障导航系统庄晓霖指导教师：张铁民教授学院名称：工程学院专业名称：机械电子工程答辩委员会主席：王国利教授中国·广州2016年6月摘要设施农业在国民经济发展中起着举足轻重的作用，但其作业劳动强度大，长期处在封闭环境下。为了减轻人员在农业生产作业中的劳动强度，针对设施农业作业环境复杂，障碍物多，路径狭窄等问题，本文以自主研制的高地隙小车作为平台，设计了用于设施农业中的路径识别和避障导航系统，以实现小车在设施农业的作业环境下稳定高

2、效地避障导航控制。对于路径识别导航系统，本文提出了用于实际路径检测的图像处理算法，其中包括利用带滤波的二值化识别黑白路径、利用RGB颜色空间识别彩色路径、利用2GRB颜色空间识别绿色植物、利用HSV颜色空间识别彩色路径、中心线法提取路径、单区域的Hough变换提取路径、双区域的Hough变换提取路径、多区域的Hough变换提取路径等，以实现小车的自主导航。该系统对不同颜色的标识线、绿色植物与裸露地面的分界线等一系列路径进行识别和导航控制，以期实现多种环境下的路径识别和导航控制。对于小车避障立体视觉系统，本文首先介绍了两种用于提取视差

3、图的传感器，第一种是基于红外线测距的Xtion传感器，第二种是双目摄像头；然后详细介绍了双目视觉系统中的双目标定、双目校正和立体匹配的具体实现；其次本文提出了一种新的插值算法专门适用于本系统并利用两种传感器对物体进行三维重构；一种利用手势控制小车的方法被运用；本文根据提取出来的视差图获取设施农业中障碍物的三维形态和与小车的距离，进而设计出小车行走的最优路线，使小车能够快速准确地识别并躲避障碍物，沿着标识路径行进至指定位置；本文最后还进行了路径识别、立体视觉测距、避障等相关的实验以验证算法的合理性。试验结果表明所开发的路径识别和避障导

4、航系统能对不同颜色的标识线、绿色植物与裸露地面的分界线等一系列路径进行识别和导航控制，准确测算障碍物的三维形体，安全躲避障碍物。系统的稳定性高、实时性好、抗干扰能力强，能满足无人控制高地隙小车在设施农业中的作业需求，并为应用于设施农业作业的高地隙小车导航控制系统设计提供参考。关键词：设施农业；路径识别；立体视觉；避障导航；三维重构IPathRecognitionandObstacleAvoidanceNavigationSystemBasedonMachineVisionZhuangXiaolin(CollegeofEngineer

5、ing,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642,China)Abstract:Laborintensityoftraditionalagriculturalpracticesisconsiderable.Beingexposedintheenvironmentofhightemperatureandhighhumiditywilldoharmtohumanhealth.Atthesametime,intheprocessofagriculturalpractices,ther

6、emaybesometoxicandharmfulsubstancesforhumans.Therefore,intelligentagriculturalmachineryandequipmentareofgreatimportance.Inordertoreducethelaborintensityofpersonnelinagriculturalpractices,wetakethehigh-clearancecarwhichisindependentlydevelopedbyusasaplatformanddesignthe

7、systemofpathidentificationandobstacle-avoidingnavigationforfacilityagricultureinviewoftheproblemsofcomplexenvironment,largenumberofobstacles,narrowpathsandsoon.Finally,thestableandefficientcontrolofobstacle-avoidingandnavigationforthecarisrealizedintheoperationalenviro

8、nmentofthefacilityagriculture.Inthispaper,asystemofpathidentificationandobstacle-avoidingnavigationbasedonfacilityagr