[发明专利]一种视觉导航的多作物行检测方法

权利要求书

1.一种视觉导航的多作物行检测方法，其特征在于，所述检测方法应用于在多作物垄行上作业的农业作业机械，所述农业作业机械上设置有摄像头；

所述检测方法包括如下步骤：

步骤1：标定所述农业作业机械上摄像头的参数，采集视频及图像帧，结合所标定的摄像头的参数对采集的图像进行畸变校正；

步骤2：利用农作物的颜色特征分割各作物垄行区域，采用垂直投影法提取多组导航定位点，根据所述步骤1中所标定的摄像头的参数，计算出所述导航定位点的世界坐标；

步骤3：使用随机直线检测方法，根据所述导航定位点，检测出所述各作物垄行的所在直线；

步骤4：根据步骤3检测出来的直线的斜率参数与截距参数，获得作物行垄行在世界坐标系中相对所述农业作业机械的位置。

2.如权利要求1所述的视觉导航的多作物行检测方法，其特征在于，所述步骤1包括如下步骤：

步骤1.1：使用张正友基于2D平面模板的标定方法获得摄像机内部参数，使用Tsai法基于径向约束的两步法获得径向畸变系数，对采集的图像进行畸变校正；

步骤1.2：对摄像机外部参数进行推导及标定。

3.如权利要求1所述的视觉导航的多作物行检测方法，其特征在于，所述步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：采用如下方式计算各导航定位点的世界坐标：

假定作物位于世界坐标系中y_w＝0的平面上，通过小孔成像模型，与坐标系转换关系，可得到各点像素坐标所对应的世界坐标：

其中，所述(u₀，v₀)为光心在计算机图像上的像素坐标；所述α_x，α_y为有效焦距；所述(x_w，y_w，z_w)为点在世界坐标系中的坐标；所述h为摄像头到地面的垂直距离；所述为摄像头光轴与水平面的夹角；所述(u，v)为像点像素坐标；

步骤2.2：对图像进行预处理及对垄线导航定位点的提取。

4.如权利要求1所述的视觉导航的多作物行检测方法，其特征在于，所述步骤3中的随机直线检测方法为：从定位点中随机抽取两点，两点之间的距离需要大于或等于一给定阈值，由这两点可确定一条直线，并在该直线两侧划分出条形区域，检测落在所述直线两侧条形区域内定位点的数目；如果数目大于或等于给定阈值，就认为该直线为待测直线。

5.如权利要求4所述的多作物行检测方法，其特征在于，所述直线两侧的条形区域包括：

(1)由所述直线划分出来的两个条形区域；以及

(2)由距离所述直线为一给定距离的两条平行直线所确定出来的一个条形区域。

6.如权利要求1所述的视觉导航的多作物行检测方法，其特征在于，所述步骤3具体包括如下步骤：

步骤3.1：建立包含所有目标点的数据空间，预先设置容许的距离长度门限值以及条形区域中令人满意的目标点数目门限值；

步骤3.2：设定待检测的直线条数和距离d，将失败累加器、条形区域内数据点个数计数器以及直线条数计数器清零；

步骤3.3：如果所述直线条数计数器数值等于所述设定待检测的直线条数，程序结束；否则，从所述数据空间中随机选择两个不同点，同时将这两个点从所述数据空间中清除；

步骤3.4：计算所述步骤3.3中随机选择的两点之间的距离；如果大于容许的距离长度门限值，求得其直线方程，以及与所述直线平行且距离皆为d的另外两条直线方程，然后转入步骤3.5；否则，执行失败累加器累加1，然后将所述两点放回数据空间，返回步骤3.3；

步骤3.5：统计落到相应条形区域内目标点的个数，如果条形区域内数据点个数计数器数值大于或者等于所述条形区域中令人满意的目标点数目门限值，则认为该直线是待检测直线，执行直线条数计数器累加1，然后将相应的条形区域内数据点个数计数器清零，并且清除该区域内及周围目标点的个数，更新数据空间，返回步骤3.3；否则，执行失败累加器累加1，将这两个目标点放回数据空间，返回步骤3.3；

步骤3.6：通过逆向投影变换，对图像中绘出检测出的直线进行验证。

7.如权利要求1所述的多作物行检测方法，其特征在于，所述检测方法进一步包括步骤5：将提取的各垄线投影到图像平面上。