基于知识的视觉导航农业机器人行走路径识别.PDF

第 19 卷 第 6 期 农 业 工 程 学 报 Vol. 19 　No. 6 2003 年 11 月 Transactions of the CSAE Nov. 　2003 101 基于知识的视觉导航农业机器人行走路径识别 1 2 周　俊 , 姬长英 ( 1. 上海交通大学机电控制研究所 ,上海 200030 ; 　2. 南京农业大学工学院 ,南京 210031) 摘 　要 : 目前的农业生产方式引起了环境污染、生态恶化等诸多问题,研制具有精确作业能力的视觉导航农业机器人因而 被较多关注。针对导航视觉系统采集的农田非结构化自然环境彩色图像 ,探讨了用于行走路径识别的适宜的彩色特征 ,并 结合农田作业时农业机器人行走路径的特点 ,运用路径知识启发机制识别出行走路径。与传统的阈值分割算法的对比处 理试验表明 ,此识别算法可以明显地改善路径识别效果。 关键词 : 路径识别 ; 视觉导航 ; 农业机器人 ; 机器视觉 ( ) 中图分类号: TP391. 4 　　　　文献标识码 : A 　　　　文章编号 2003 060010105 在英国的 Silsoe 研究所 , Tillett 、Hague 等人围绕着 1 　引 　言 可以自主行走并具有精确作业能力的智能喷药机器人 由于化学肥料、化学农药以及化学除草剂等在农业 多年来做了大量的工作 ,特别在机器人视觉导航技术的 生产中的大面积使用 , 目前造成了诸如环境污染、生态 诸多环节方面[8～10 ] 。最近他们也在进行有关机械除草 恶化、农药残留以及资源浪费等等大量的影响人类社会 技术的研究 ,利用阈值分割方法在近红外图像里识别出 可持续发展的令人头痛的难题。农业工程、环境以及生 农作物目标 ,计算出锄铲和农作物目标的偏差 , 由液压 态等各方面的专家学者纷纷从不同的角度研究解决问 机构控制锄铲自动对准目标[11 ] 。尽管有视觉导航领域 题的方法。在农业工程领域 ,研制具有定时、定量和定位 多年来较为成功的研究实践 ,他们也认为机器视觉的使 等作业能力的视觉导航农业机器人受到普遍关注[1～3] 。 用存在许多制约因素 ,盲目乐观并不可取[12 ] 。 ( 在欧洲大陆 ,为了推广有机农业 欧盟计划 2005 年 在日本 ,农业劳动力日益减少 ,1995 年以来在日本 ) 达到 10 %～15 %左右的规模 ,尽量避免或减少农药的 农业部的农业机械发展项目推动下 ,运用视觉识别出农 使用 ,精确机械除草和喷药被普遍关注 ,文献[4 ]详细地 作物行结构作为导航路径实现智能农业机械无人驾驶 介绍了为了适应这种形势目前欧洲大陆各国农业车辆 的研究一直在开展 ,Torii 在文[13 ] 中详细地介绍几年来 导航的研究情况 ,并对机器视觉在其中发挥的特别作用 日本各大学、研究机构及部分厂商的研究情况。人工草 进行了仔细的分析。文献 [ 5 ] 中就展示了瑞典的 As 坪标定实验中取得了最大横向误差为 0. 024 m ,航向角 t