[发明专利]一种车载式林木三维彩色成像对靶喷雾方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车载式林木三维彩色成像对靶喷雾方法。

背景技术

车载式对靶喷雾是控制技术、喷雾技术在农业、林业应用中的集中表现，是近距离林业遥感的典型应用。车载式对靶喷雾机是广泛用于果园、行道树、观赏林等树木的农药喷洒设备之一。一般采用超声波、微波、光学成像、红外、激光测距等传感方式探测树木等靶标，通过控制系统实现针对特定靶标的农药喷雾施用，从而实现对靶喷雾，这种方式也称为精确喷雾。在达到相同的防治效果的情况下，对靶喷雾技术减少了农药的使用量、降低了环境污染及人畜危害，近年来得到了广泛的推广。但是由于林木轮廓的多变性、林木间的杂乱性，特别是城镇行道树，其道路两边的车辆、建筑等都影响了对靶喷雾系统对林木的识别，因此现有的林木对靶喷雾技术大多采用粗略的靶标识别方法来识别林木，以配合喷雾作业相对粗放的特点。粗略的靶标识别方法主要是通过简单的特征进行了有无靶标的识别，其误判率较高。因此，需要一种更精确的适合于林木对靶喷雾的靶标识别系统，要求其成本低、速度快、林木识别率高。

发明内容

本发明的目的是提供一种林木识别率高、速度快、成本低的车载式林木三维彩色成像对靶喷雾方法。

本发明的车载式林木三维彩色成像对靶喷雾方法，车载平台7上安装有二维激光雷达 2、具有彩色CCD 3的摄像头、车速传感器4、计算机5以及喷雾装置6；车速传感器4测量车载平台7在行驶方向8上的移动速度；该对靶喷雾方法包括下述步骤：

a、车载平台7移动时，二维激光雷达2在扫描平面内对车载平台侧部的待测物体1 上下扫描，获取待测物体在扫描平面内的二维位置数据P_i，j(x_i,y_i)，并将二维位置数据传给计算机5；

b、计算机5根据车速传感器4测量的速度信号得到车载平台的移动位置数据，并将移动位置数据和二维位置数据结合转化为待测物体1的三维位置数据P_i,j(x_i,y_i,z_i)；

c、计算机5再将从彩色CCD 3获取的待测物体的彩色图像信号P_Xi,Yi(R_i,G_i,B_i)，与三维位置数据按几何关系映射融合，形成待测物体1的三维彩色云点数据 P_i,j(x_i,y_i,z_i,R_i,G_i,B_i)，

d、再由计算机5对三维彩色云点数据分析，识别适合对靶喷雾作业的林木，控制喷雾装置进行对靶喷雾作业。

本发明的有益效果：在喷雾车辆的车载平台上安装彩色摄像头及二维激光雷达，该激光雷达的扫描面与车辆行驶方向相垂直，计算机同时通过车速传感器测量车辆的行驶速度，形成外界环境的三维坐标(位置)数据，并与彩色摄像头拍摄的彩色图像信号按几何关系映射融合得到对外界环境的三维彩色数据，再由计算机从三维彩色数据中找出待喷雾的林木靶标，计算出相应的喷雾量，最终控制喷雾，以达到对靶喷雾的目的。

二维激光雷达可以测得物点的距离数据，彩色CCD测得物点的图像坐标及色彩数据，这两组数据具有对相同物点的不同描述，即激光雷达测得的距离信息与CCD色度信息是同一物点的坐标数据、色度数据在不同坐标系下的描述。本发明将车辆移动速度、二维坐标数据、色度数据三者相结合，实现了对外界环境的三维彩色成像，适合对靶喷雾作业要求。

在此过程中，计算机读取高速线扫描激光雷达获得二维测距数据，结合车速信号，形成三维激光雷达测距数据流；再结合读取到的相应时刻彩色摄像头获取的作业区图像信号，根据测量目标激光云点与彩色CCD测量数据的映射关系，使得激光雷达测得的距离、方位等坐标数据与彩色CCD获得的图像信息进行数据融合，实现了满足对靶喷雾作业要求的三维彩色成像数据流。