[发明专利]一种基于视觉的智慧果园农机行间精准定位与作业的设计方法

权利要求书

1.一种基于视觉的智慧果园农机行间精准定位与作业的设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤(1)定义不同的色环缠绕于果树上，进行果树标号与长势信息标注，

步骤(2)当视觉传感器识别到果树上色环时，进行信息提取，

步骤(3)智慧果园通常形状规整，果树排列较为整齐；

步骤(4)将步骤(3)得到的行间两颗果树信息与果树编号进行一一对应，建立起果树信息数据库；

步骤(5)当农机在果园行间直行时，依靠视觉传感器识别色环实时获得数据库里对应的位置信息，进而依据数据库里连续两个点经纬度信息得到相对导航路径的航向角，并与预期导航路径航向进行比较，矫正横向偏差，保证行间直线行驶的准确性；

步骤(6)在精准作业之时，视觉传感器可根据步骤(2)识别色环，当识别到目标树时停车并按照识别出的树木长势信息按需施药。

2.根据权利要求1所述的基于视觉的智慧果园农机行间精准定位与作业的设计方法，其特征在于，步骤(1)定义不同的色环缠绕于果树上，进行果树标号与长势信息标注，具体如下，定义红、白、绿、黄、蓝、紫六种色带，红色定义为“0”，白色为间隔色，输出空格，绿色定义为“1”，黄、蓝、紫分别代表果树长势好、中、坏，定义为A、B、C；依据果树在每行排列顺序，将不同色环缠绕在果树上。

3.根据权利要求2所述的基于视觉的智慧果园农机行间精准定位与作业的设计方法，其特征在于，步骤(2)当视觉传感器识别到果树上色环时，进行信息提取，具体如下，信息提取过程为图像分解、颜色空间变化、设定色彩阈值、颜色识别、信息统计，利用图像分解技术将RGB图像分解为R、G、B三个通道，式(1)、(2)、(3)为RGB空间转化为HSV空间的公式，式中H为色调，S为饱和度，V为亮度；

V＝max(R,G,B) (3)

需要鉴别的颜色有红、白、绿、黄、蓝、紫六种颜色，高饱和度颜色用色调(H)鉴别，高饱和度颜色包括：红、黄、绿、蓝、紫，白色为低饱和度颜色，使用亮度(V)进行区别，针对6种颜色可设定色彩阈值对图像进行分割，颜色识别，当颜色识别完成后，进行信息统计，输出识别出的颜色信息。

4.根据权利要求3所述的基于视觉的智慧果园农机行间精准定位与作业的设计方法，其特征在于，步骤(3)智慧果园通常形状规整，果树排列较为整齐，具体如下，果园行间作业时候，只需在行间直线行驶，因此获取行间两颗树道路中心线的经纬度坐标即可，利用卫星导航硬件RTK厘米级别的定位精度优势，量测出卫星信号良好点的定位信息，针对行间茂密树冠下定位精度不高的问题，利用线性插值法拟合，最终得到行间两颗果树之间的完整经纬度信息，生成预期导航路径。

5.根据权利要求3或4所述的基于视觉的智慧果园农机行间精准定位与作业的设计方法，其特征在于，步骤(5)农机在行间直线行驶时，利用视觉传感器识别缠于树上的色环，根据对应编码，从本地数据库里提取出该点的经纬度信息，获得当前的定位信息，解决了“我在哪”的问题，利用该点的经纬度数据与下一个点的经纬度信息计算出相对导航路径的航向角，并与预期导航路径航向进行比较，矫正行间直线行驶时横向偏差，

设定果园行间中心线为x轴，y轴指向果园列方向，建立xoy平面坐标系，该坐标系也为果园导航坐标系，利用坐标变换，将WGS84坐标系下获得的经纬度信息变换到xoy平面坐标下，同时设定农机的载体坐标系与果园导航坐标系xoy坐标系平行，θ即为相对导航路径的航向角，(x_t-1,y_t-1)、(x_t,y_t)分别为t-1时刻与t时刻视觉传感器所测得在导航坐标系下的定位坐标，式(4)为相对导航路径的航向角；