基于机器视觉的红花采摘机器人自主导航方法研究

赵营营1许燕1,2周建平1,2,3崔超1王小荣1,2,4陈金荣1

1.新疆大学机械工程学院2.新疆维吾尔自治区农牧机器人及智能装备工程研究中心3.新疆工程学院机电工程学院4.新疆大学工程训练中心

摘要：针对红花采摘机器人受到植株生长杂乱、田间环境复杂等因素影响导致的导航线提取精度低、运行速度慢等问题，提出一种基于机器视觉的自主导航方法以提高采摘机器人的自主行走精度和效率。首先利用单目相机采集机器人前方的作物行信息，将图像进行超绿特征灰度化处理，经过二值化及形态学滤波后采用SUSAN角点法进行特征点提取，以改进的K—means聚类算法对红花作物行特征点进行聚类，并利用最小二乘法进行作物行线拟合提取导航线。其次采用改进纯追踪控制算法对导航线进行跟踪，完成导航作业过程，并利用MATLAB搭建模型进行算法仿真。试验结果表明，红花采摘机器人总体导航线提取准确率为95.8%，平均处理时间为68.2 ms，能够较为准确地提取出导航线；在试验田环境下，直线导航平均跟踪误差为3.32 cm，曲线导航平均跟踪误差为5.18 cm。所提出的基于机器视觉的自主导航方法能快速有效提取导航线，精准度高，导航效果较好。

关键词：红花采摘；田间自主导航；机器视觉；作物行检测；路径跟踪

文章来源：《中国农机化学报》