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基于机器视觉的玉米精准施药系统作物行识别算法及系统实现 被引量:67
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作者 刁智华 赵明珍 +4 位作者 宋寅卯 吴贝贝 毋媛媛 钱晓亮 魏玉泉 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期47-52,共6页
识别作物行中心线并实现喷药喷头的自动对准是精准施药系统实现的关键技术。为克服作物行识别算法的单一性和适应性不强的缺点,该文以生长早中期的玉米图像为研究对象,利用改进的过绿特征法和改进的中值滤波算法分割出作物行,减少处理... 识别作物行中心线并实现喷药喷头的自动对准是精准施药系统实现的关键技术。为克服作物行识别算法的单一性和适应性不强的缺点,该文以生长早中期的玉米图像为研究对象,利用改进的过绿特征法和改进的中值滤波算法分割出作物行,减少处理时间和去除噪声;然后在行提取时只保留包含作物行信息的中间作物行,通过随机Hough变换检测出作物行中心线,并根据世界坐标与图像坐标的转换和相对距离得到偏差信息:最后实现了系统的硬件搭建并给出了实际运行效果。不同图像的试验和处理结果表明,该算法在背景分割、作物行提取和偏差信息获取方面具有一定的优势,可适用于不同作物及不同视野图像的作物行算法识别,对精准施药的研究具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 图像分割 作物 算法 机器视觉 精准施药 行识别
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基于自动Hough变换累加阈值的蔬菜作物行提取方法研究 被引量:28
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作者 陈子文 李伟 +3 位作者 张文强 李云伍 李明生 李慧 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第22期314-322,共9页
为解决机器视觉对生菜和绿甘蓝两种作物在整个生长时期内多环境变量对作物行识别影响的问题,同时提高机器视觉作物行识别算法的有效性,该文提出了一种基于自动Hough变换累加阈值的多作物行提取算法。首先,选用Lab颜色空间中与光照无关a... 为解决机器视觉对生菜和绿甘蓝两种作物在整个生长时期内多环境变量对作物行识别影响的问题,同时提高机器视觉作物行识别算法的有效性,该文提出了一种基于自动Hough变换累加阈值的多作物行提取算法。首先,选用Lab颜色空间中与光照无关a分量对绿色作物进行提取,通过最优自适应阈值进行图像分割,并采用先闭后开形态学运算对杂草和作物边缘进行滤波。其次,采用双阈值分段垂直投影法对作物行特征点进行提取,通过对亮度投影视图中的目标像素占比阈值和噪声判断阈值设置,实现特征点位置判断和杂草噪声过滤,并对相邻特征点进行优化,剔除部分干扰特征。最后,采用Hough变化对特征点进行直线拟合,将不同Hough变换累加阈值获得的拟合直线映射到累加平面上,通过K-means聚类将累加平面数据聚类为与作物行数相同的类数,根据相机成像的透视原理提出基于聚类质心距离差和组内方差的最优累加阈值获取方法,将最优累加阈值下累加平面中的聚类质心作为识别出的真实作物行线。温室和田间试验表明,针对不同生长时期的生菜和绿甘蓝作物,该文算法均可有效识别出作物行线,最优阈值算法耗时小于1.5 s,作物行提取平均耗时为0.2 s,在田间和温室中作物行的平均识别准确率分别为94.6%、97.1%,识别准确率为100%的占比分别为86.7%和93.3%。研究结果为解决多环境变量影响因素下的算法鲁棒性和适用性问题提供依据。 展开更多
关键词 机器视觉 导航 算法 精准农业 作物行识别 HOUGH变换 K-MEANS聚类
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基于逆透视变换的条播作物早期作物行识别 被引量:6
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作者 赵学观 马伟 +3 位作者 高原源 臧云飞 何义川 王秀 《江苏大学学报(自然科学版)》 EI CAS 北大核心 2019年第6期668-675,共8页
根据条播作物田间作业的对行要求,提出了一种新的作物行检测方法.首先通过选取透视图像中底部区域进行垂直投影,获得透视图像中作物行的边缘点并进行逆透视变换,然后基于逆透视变换算法消除图像几何失真,利用骨化算法求取逆透视图像中... 根据条播作物田间作业的对行要求,提出了一种新的作物行检测方法.首先通过选取透视图像中底部区域进行垂直投影,获得透视图像中作物行的边缘点并进行逆透视变换,然后基于逆透视变换算法消除图像几何失真,利用骨化算法求取逆透视图像中作物行的骨架线交点集,在逆透视变换图像中根据边缘点对骨架线交点集进行划分,最后对交点集分类后的作物行进行拟合,以获取不同的作物行.通过对300幅不同生长条件下的小麦作物行图像进行识别试验,其行识别拟合结果表明:作物行拟合的平均误差为2.136 7°,标准差为1.024 3°,平均耗时为0.364 7 s,能够满足实时工作要求. 展开更多
关键词 作物行识别 导航 逆透视变换 机器视觉 条播作物
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3D LiDAR感知的植物行信息提取方法与试验
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作者 赵润茂 朱政 +3 位作者 陈建能 范国帅 王麒程 黄培奎 《华南农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期628-637,共10页
【目的】针对林间或冠层下等卫星信号严重遮挡的区域,提出一种面向农业机器人导航环境感知的低成本3D激光雷达(LiDAR)点云信息处理与植物行估计方法。【方法】利用直通滤波器滤除感兴趣区域外的目标无关点;提出均值漂移聚类、扫描区域... 【目的】针对林间或冠层下等卫星信号严重遮挡的区域,提出一种面向农业机器人导航环境感知的低成本3D激光雷达(LiDAR)点云信息处理与植物行估计方法。【方法】利用直通滤波器滤除感兴趣区域外的目标无关点;提出均值漂移聚类、扫描区域自适应的方法分割每棵植物主干,垂直投影主干点云估算中心点;利用最小二乘法拟合主干中心,估计植物行。分别在开阔地的仿真果园与水杉树林进行模拟试验与田间试验,以植物行向量与正东方夹角为指标,计算本研究提出的方法识别的植物行信息与GNSS卫星天线定位测得的植物行真值间的角度误差。【结果】采用提出的3D LiDAR点云信息处理与植物行估计方法,模拟试验和田间试验对植物行识别误差平均值分别为0.79°和1.48°,最小值分别为0.12°和0.88°,最大值分别为1.49°和2.33°。【结论】车载3D LiDAR能够有效估计水杉树植物行。该研究丰富了作物识别思路与方法,为无卫星信号覆盖区域的农业机器人无图导航提供了理论依据。 展开更多
关键词 农业机器人 3D激光雷达 点云处理 植物行识别 视场自适应 植物主干分割
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基于机器视觉的中耕除草机的研制与试验 被引量:3
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作者 葛艳艳 安秋 +1 位作者 张庆怡 霍茂森 《甘肃农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期172-176,共5页
传统的中耕机械除草作业极易损伤作物,使其作业效果大打折扣.为了充分发挥中耕除草作业的优势,研制了一种基于机器视觉技术的新型中耕除草机.该机具采用双横梁摆动机构,并加装电液控制模块和作物行视觉检测模块.采用2层式控制结构,上位... 传统的中耕机械除草作业极易损伤作物,使其作业效果大打折扣.为了充分发挥中耕除草作业的优势,研制了一种基于机器视觉技术的新型中耕除草机.该机具采用双横梁摆动机构,并加装电液控制模块和作物行视觉检测模块.采用2层式控制结构,上位机实现作物行的视觉识别和定位算法,基于单片机的下位机控制器实现锄具的侧向运动控制,上、下位机间采用CAN总线通讯.通过测试表明,整个系统工作正常,锄具的侧向运动速度在50~75mm/s,作业精度小于15cm,可实现在无人参与下的行间除草作业要求. 展开更多
关键词 机器视觉 机械除草 作物行识别 中耕除草机
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用动态图层融合与纹理-灰度梯度能量模型的果树行识别 被引量:2
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作者 刘思瑶 王晓燕 +4 位作者 陈相安 侯秀宁 姜泰 谢鹏飞 张学敏 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期152-160,共9页
为解决果园机器视觉导航中果树行识别易受果园复杂环境干扰的问题,该研究提出一种采用动态选取融合因子对彩色图像与深度图像进行图层融合并采用纹理-灰度梯度能量模型进行图像分割的果树行视觉识别算法。首先,通过搭建立体视觉系统获... 为解决果园机器视觉导航中果树行识别易受果园复杂环境干扰的问题,该研究提出一种采用动态选取融合因子对彩色图像与深度图像进行图层融合并采用纹理-灰度梯度能量模型进行图像分割的果树行视觉识别算法。首先,通过搭建立体视觉系统获取果园彩色图像与对应的深度图像,并基于饱和度(S)通道图像的灰度值选取动态融合因子,实现对果园彩色图像与深度图像的图层融合;然后,分别计算融合图像的纹理特征图像与灰度梯度特征图像,并建立纹理-灰度梯度结合的能量模型,基于模型能量最小原则进行树干与背景的分割;最后,以树干与地面交点为果树行特征点进果树行直线拟合,完成果树行角度的识别。并对上述算法分别进行果树行识别试验与移动作业平台视觉对行导航试验。果树行识别试验结果表明,该研究算法果树行角度识别平均偏差为2.81°,与基于纹理、灰度梯度特征的果树行识别算法相比识别平均偏差分别降低2.37°和1.25°。移动作业平台视觉导航试验结果表明,在作业平台速度为0.6 m/s时,对行行驶最大偏差为12.2 cm,平均偏差为5.94 cm。该研究提出的视觉导航算法可以满足果园移动作业平台视觉对行导航需求,研究成果将为基于机器视觉的果园自动导航系统的研究与优化奠定基础。 展开更多
关键词 机器视觉 图像处理 导航 深度图像 图层融合 果树行识别
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