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基于特征融合的果园非结构化道路识别方法 被引量：2
1
作者 张彦斐 封子晗 +2 位作者 张嘉恒 宫金良 兰玉彬 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期35-44,67,共11页
针对果园道路无明显边界且道路边缘存在阴影、土壤和沙石干扰等问题,提出一种基于特征融合的果园非结构化道路识别方法。通过相机标定获取畸变参数对采集到的图像进行畸变矫正,并提出一种基于滤波与梯度统计相结合的动态感兴趣区域(ROI... 针对果园道路无明显边界且道路边缘存在阴影、土壤和沙石干扰等问题,提出一种基于特征融合的果园非结构化道路识别方法。通过相机标定获取畸变参数对采集到的图像进行畸变矫正,并提出一种基于滤波与梯度统计相结合的动态感兴趣区域(ROI)提取方法对HSV颜色空间S分量进行ROI选取,采用最大值法将颜色特征与S分量多方向纹理特征掩膜相融合并进行二值化与降噪处理。根据道路边缘突变特征寻找特征点,并提出一种基于距离与位置双重约束的两级伪特征点剔除方法。为更好贴合非结构化道路不规则边缘,引入分段三次样条插值法拟合道路边缘,以此实现道路识别。试验结果表明,在晴天、阴天、顺光、逆光、冬季晴天和雨雪天气6种工况条件下,S分量、纹理图像和融合图像的平均纵向偏差均值分别为2.43、39.71、1.36像素,平均偏差率均值分别为0.99%、18.02%和0.54%,相较于S分量与纹理图像而言,使用本文方法构建的融合图像其平均纵向偏差与平均偏差率均得到有效减少。最小二乘法、随机采样一致性法(RANSAC)与分段三次样条插值法拟合边缘的平均偏差均值分别为2.64、3.16、0.66像素,平均偏差率均值分别为1.02%、1.21%和0.26%,偏差率平均标准差分别为0.23%、0.31%与0.09%,其中分段三次样条插值法的平均偏差均值、平均偏差率均值与偏差率平均标准差均最小,表明本文拟合方法其拟合精度更高且具有更好的稳定性。6种工况条件下,本文算法单帧图像平均处理时间为89.9 ms,满足农业机器人作业过程中的实时性要求。本文方法可为农业机器人进行果园复杂环境非结构化道路识别提供参考。 展开更多
关键词 农业机器人 非结构化道路识别 机器视觉 特征融合 三次样条插值法
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基于双重稳健回归的果树行间可行驶区域识别算法
2
作者 封子晗 宫金良 张彦斐 《华南农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期161-169,共9页
【目的】提出一种复杂环境下以天空为背景的果树行间可行驶区域识别算法,以便农业机器人导航系统中工作路径的提取。【方法】通过蓝色分量(B分量)进行树冠和背景天空的分离,改进Otsu算法实现更好的分割效果,形态学处理后根据树顶分布规... 【目的】提出一种复杂环境下以天空为背景的果树行间可行驶区域识别算法,以便农业机器人导航系统中工作路径的提取。【方法】通过蓝色分量(B分量)进行树冠和背景天空的分离,改进Otsu算法实现更好的分割效果,形态学处理后根据树顶分布规律,进行动态阈值“V形”感兴趣区域寻找及特征点提取,使用泰尔−森稳健回归剔除干扰点后,使用随机采样一致性(Random sample consensus,RANSAC)算法进行拟合,得到树顶处直线,通过斜率变换关系得到可行驶区域边缘直线斜率,利用剔除后特征点信息和剔除阈值获得关键点坐标,以斜率为约束条件,代入关键点,得到可行驶区域边缘直线方程,并使用最小二乘法进行拟合,以此实现可行驶区域识别。【结果】试验结果表明,本文双重稳健回归算法较泰尔−森算法和RANSAC算法平均偏差角度分别减小了8.28%和9.88%,标准差分别减少了6.25%和22.89%,准确率分别提高了4.64%和10.49%。【结论】研究结果可为农业机器人在大多数标准化果园复杂环境中的可行驶区域识别和路径提取提供研究思路。 展开更多
关键词 农业机器人 机器视觉 可行驶区域识别 稳健回归算法 最小二乘法
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