[发明专利]一种基于田间视觉SLAM的联合收获机转向控制方法

说明书

本发明提供了一种基于田间视觉SLAM的联合收获机转向控制方法，工控机基于双目相机采集的图像，根据导航基准线将田间图像划分为已收割区域和未收割区域，前端视觉里程计对田间割茬丛和作物信息分析进行针对性的特征提取，估算出联合收获机的位姿，基于Ceres的后端优化对接收不同时刻联合收获机的位姿进行优化，得到联合收获机优化后的位姿；由联合收获机优化后的位姿与导航基准线的偏差，得到联合收获机转向调整角度，实现对联合收获机的转向控制。本发明使图像更容易被工控机分辨，对于联合收获机机身位姿判断更加准确，进而提高联合收获机的转向控制的精度。

技术领域

本发明属于智能农机技术领域，具体涉及一种基于田间视觉SLAM的联合收获机转向控制方法。

背景技术

随着精细农业的提出，我国农业逐步向智能化方向发展，农业车辆自动导航技术成为其中一个重要的研究分支。目前主要的导航技术包括卫星导航、机器视觉、惯性导航、激光和雷达等。

视觉传感器成本较低，尤其随着近年来无人驾驶技术的不断探索和研究，高精度视觉导航技术不断地成熟。但在农业机械导航系统中单独使用视觉技术有其局限性，例如田间作业环境复杂多变，受天气状况影响较为严重，在确定导航基准线和运动轨迹方面存在一定的误差。采用纯视觉导航方案进行田间作业，可以实时提取出当前作物行的特征信息，但由于易受光线影响，需结合惯导模块进行补偿，提高定位的精度。

现有技术公开了一种用于轮式联合收获机的转向控制方法，采用双目相机和惯导进行同步定位并输出实时位姿，采用针对农田环境的复杂多变、色彩单一、受光照影响较大等情况设计的图像处理及位姿估计SLAM算法对收获机状态估计，同时还利用非线性卡尔曼滤波针对收获机前方图像变化小特点进行非线性高斯系统模型建立并进行优化，输出准确位姿。该方法无需作业前人工踩点，能对收获机驾驶进行辅助控制，但在行进速度较快时，会出现丢帧，对实时位姿输出有影响，影响导航精度。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种基于田间视觉SLAM的联合收获机转向控制方法，用于提高联合收获机的转向控制的精度。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种基于田间视觉SLAM的联合收获机转向控制方法，具体为：

工控机基于双目相机采集的图像，由前端视觉里程计估算出联合收获机的位姿，基于Ceres的后端优化对接收不同时刻联合收获机的位姿进行优化，得到联合收获机优化后的位姿；

由所述联合收获机优化后的位姿与导航基准线的偏差，得到联合收获机转向调整角度，实现对联合收获机的转向控制。

进一步的技术方案，由前端视觉里程计估算出联合收获机的位姿，即根据导航基准线将田间图像划分为已收割区域和未收割区域，对已收割区域和未收割区域分别进行特征点提取，将提取的图像特征点进行位姿解算。

更进一步的技术方案，对于已收割区域：

利用四叉树将已收割区域的图像分割成24块，针对割茬丛设定每块图像的感兴趣ROI搜索区域，对所有的感兴趣ROI搜索区域进行自适应FAST角点提取，获得割茬丛的FAST关键点，实现割茬丛特征点的筛选。

更进一步的技术方案，所述割茬丛的确定方法：

在每块感兴趣ROI搜索区域中同时选取标记多个像素点，并选择其中一像素点P，以P为圆心提取自适应半径为R的圆的像素点，如果有T个已选取标记的像素点，则判断为感兴趣ROI搜索区域范围内的一个割茬丛。

更进一步的技术方案，对于未收割区域：

设置划分深度限制：

C＝4^x

其中：C为要求提取特征点的数目，x为划分的深度；