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1、2008年3月农业机械学报第39卷第3期*除草机器人田间机器视觉导航侯学贵陈勇郭伟斌=摘要>建立了除草机器人模型,利用VC++开发了基于机器视觉的除草机器人杂草识别和导航系统应用软件,引导除草机器人沿农作物行自动行走。提出新的图像分割算法,在RGB空间直接将农作物分割出来,再利用优化的Hough变换检测出农作物行中心线,根据摄像头姿态和透视变换原理确定除草机器人位姿。试验表明,分割一幅真彩色图像(分辨率:1536@1152)只需450ms,并能够适应自然光线变化。优化的Hough变换算法使运算时间减少了1/2,导航距和导航角平均
2、误差分别为-016mm和0b,证明了此导航方案的可行性。关键词:除草机器人导航机器视觉Hough变换+中图分类号:TP242162;S45111文献标识码:AMachineVision-basedNavigationforaWeedingRobotHouXueguiChenYongGuoWeibin(NanjingForestryUniversity)AbstractAmodelofweedingrobot,machinevision-basedweeddetectionandnavigationsoftwareinVC++we
3、redeveloped.Thissoftwaresystemcouldleadtheweedingrobotwalkalongcroprowsandrecognizeweedsbetweenrowssimultaneously.Anewimagesegmentationalgorithmwasproposedsubsequently.CropscouldbesegmentedfrombackgrounddirectlyinRGBspace,andthenthecenterlinesofcroprowswereidentified
4、byHoughtransform.Therobotposeswereobtainedaccordingtothecameraposeandperspectiveprinciple.Experimentsshowedthatacolorfulimage(resolution:1536@1152)couldbesegmentedwithin450ms,andthenewalgorithmcouldalsoadaptthelightnessvariation.OptimizedHoughtransformalgorithmreduce
5、dthesegmentationtimeby1/2.Theaverageerrorofnavigationdistanceandnavigationanglewas-016mmand0brespectively.Theresultsshowedthatthenavigationmethodwasfeasible.KeywordsWeedingrobot,Navigation,Machinevision,Houghtransform用Hough变换检测出导航线,根据透视变换原理与引言摄像头姿态在线实时地求出除草机器人位姿。除草机器
6、人在农作物行之间行走,而作物行在1图像处理与导航线检测一定范围内可以看作是直线,因此在视觉导航中,通[1~2]过提取直线特征可以得到导航基准线。Hough图像采集与处理软件采用微软公司基于[3]变换由于抗干扰能力强、不受直线间断点影响而Windows操作系统的视频软件开发工具VFW(video成为从图像中检测直线的最常用方法。有一些研究forwindows)进行开发。[4~6]通过图像处理获得机器人位姿。111图像分割算法本文利用USB接口摄像头连续采集图像,并对利用颜色特征将绿色植物(农作物和杂草)从土采集的图像在RGB空间直
7、接完成图像分割,然后利壤背景中分割出来。为了减少图像分割处理时间,收稿日期:2007-02-05*江苏省科学技术厅国际科技合作项目(项目编号:BZ2005044)和教育部留学回国人员科研启动基金资助项目侯学贵南京林业大学机械电子工程学院硕士生,210037南京市陈勇南京林业大学机械电子工程学院副教授郭伟斌南京林业大学机械电子工程学院硕士生第3期侯学贵等:除草机器人田间机器视觉导航107提出在RGB空间直接将24位真彩色图像转化为二值图像,0为背景,1为绿色植物。图像分割时,顺序搜索图像中每一个像素点,如果当前像素中G>R且G>B
8、,则将该像素值置1(植物),否则为0(背景),从而完成图像分割。试验表明,该算法取得了良好的分割效果。但是分割后的图像中有一些噪声点,为了改善分割效果,加入一个因子t(t ),算法改为:如果G>R+t且G>B+t,则将该像素值设为1,否则为0。图像分割试验中,
