[发明专利]一种基于双目视觉的农田喷药机器人导航路径识别方法

说明书

本发明公开一种基于双目视觉的农田喷药机器人导航路径识别方法，解决了导航路径频繁转弯场景中灵敏性和稳定性的平衡问题，实现了既满足导航实时性要求，又能平滑导航路径稳定作业的效果。本发明采用双目摄像机采集农田图像，通过一种基于左、右图像中的导航路径信息来获取导航路径数据的方法对图像进行处理，并获得喷药机器人实际导航路径数据，最后通过改进的水平扫描法识别并平滑导航路径。

技术领域

本发明属于智能移动机器人视觉导航系统领域，尤其是涉及一种针对农田作业的喷药机器人的导航路径识别方法。

背景技术

随着农业机械化、信息化和智能化发展，越来越多智能化农机装备工具应运而生，其可以极大减少人工劳动力的投入，降低成本，提高农业作业效率。智能移动喷药机器人具有高效精准喷洒农药、节省作业时间以及减少农药浪费污染等特点。导航路径别是农田喷药机器人作业的基础和前提，特别在复杂的农田作业环境下，喷药机器人导航路径识别既需要满足实施快速又需要平滑导航路径从而易于机器人自主移动控制过程。

目前，已有的喷药机器人导航路径识别方法往往不能做到导航路径平滑，从而导致机器人控制特别困难，机器人作业过程中需要极其频繁调整自身行走路径并且自身稳定性不高。本发明正是在这一背景下，公开一种基于双目视觉的农田喷药机器人导航路径识别方法，使得农田喷药机器人智能移动过程中兼具高度灵敏性和稳定性等优点，具有实时快速，易于机器人导航控制以及精准精确等特点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精准实时、易于控制以及能够在导航路径频繁转弯场景中平衡喷药机器人灵敏性与稳定性的基于双目视觉的农田喷药机器人导航路径识别方法，保证在复杂的农田作业环境中能够快速准确计算获取机器人的导航路径并且兼具高度稳定性；采用双目摄像头实时采集导航图像并通过一种基于左、右图像中的导航路径信息获取实际导航路径数据的方法来处理图像获取当前导航路径数据；通过一种改进的水平扫描法对导航路径数据进行处理，识别并平滑导航路径。本发明具有快速精准、实时响应并且易于机器人移动控制以及机器人移动过程中既具有高度灵活性又具有高度稳定性等优点。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：一种基于双目视觉的农田喷药机器人导航路径识别方法，其特征在于，所述的双目视觉导航路径识别方法包括双目摄像头标定方法、导航路径数据获取方法以及导航路径识别及平滑方法。

所述的双目摄像头标定方法即标定双目摄像头参数从而通过测定双目摄像头的重叠区域和深度信息来采集图像；

所述的导航路径数据获取方法，即一种基于左、右图像中的导航路径信息，获取实际导航路径数据的方法；

所述的导航路径识别及平滑方法，即一种改进的水平扫描法。

进一步，所述的标定双目摄像头参数，即双目摄像头采用正直摆放方式，使其二者的光轴平行并且设定两镜头中心点连线为基线，设定左侧摄像头为基准摄像头，并且设定左侧摄像头的光轴与基线的交点为三维空间的原点，轴与基线平行，轴为左侧摄像头的光轴；

进一步，所述的一种基于左、右图像中的导航路径信息，获取实际导航路径数据的方法，即对双目摄像头采集的左、右图像进行处理，并识别出左、右图像中相应的导航路径数据；

进一步，所述的一种改进的水平扫描法，即利用同帧作物行图像中上一行的左（右）边缘点来限制下一行的左（右）边缘点的扫描范围，然后利用贝塞尔曲线进行拟合得到平滑的导航路径。

附图说明

图1是本发明实施例一种基于双目视觉的农田喷药机器人导航路径识别方法的框架示意图。

图2是本发明实施例一种基于双目视觉的农田喷药机器人导航路径识别方法的双目摄像头正直摆放方式双目视觉的重叠区域示意图。

图3是本发明实施例一种基于双目视觉的农田喷药机器人导航路径识别方法的双目视觉导航路径数据获取示意图。