一种基于双目视觉避桩控制方法技术

本发明专利技术涉及一种基于双目视觉避桩控制方法，双目视觉图像获取，图像信息预处理，摄像机校正，稻桩位置测量及收割机路径确定，计算避让信息以及进行避让，通过对行进路线上稻桩的识别定位，并通过控制再生稻收割机被驱动机构对稻桩进行避让。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于双目视觉避桩控制方法。
技术介绍
我国是农业大国，水稻是我国三大粮食作物之一。再生稻是水稻的一类品种。通常,再生稻两季总产值比其一季稻的产量要增加50％(福建省尤溪县近些年的数据是每年种植再生稻近10万亩，头季平均亩产约600kg，再生季平均亩产约300kg)对粮食增产起到重要作用。但是目前再生稻收获机械化自动化程度仍然很低，特别是机收头季再生稻，制约了再生稻的推广与发展。21世纪农业劳动力逐渐向社会其它产业转移，我国面临着人口老龄化、劳动力资源不足的严峻形势。同时，农业部要求将推进水稻生产机械化自动化摆在重要位置，大力推进水稻生产全程机械化自动化。这些对于再生稻收获机械化自动化的发展具有极为重要的意义。再生稻的特点是在一季稻成熟之后，大约只割下植株上2/3的部位，收取稻穗，保留下面的1/3植株，让其再长出一季稻子，此特点对机收头季再生稻提出严格的技术要求：收割机作业时行走轮必须尽量减少对再生季稻桩的碾压，以减少对再生季产量的影响。重点研制头季稻收割机械，提高再生稻机械化自动化生产水平，必须将农业机械装备与现代化信息技术相融合。随着电子技术、计算机技术、传感技术、通讯技术以及图像识别技术的快速发展，给再生稻收割机的自动化发展提供了强大的技术支撑，有助于发展收割机避荘技术，减少行走轮对稻荘碾压率，提高再生稻生产水平。通常，农田作物是整齐地按直线、平行的方式规则育秧。为了使收割机能够在稻田中自主规划路径，环境感知是实现避障和导航的关键技术。自主导航路径规划技术的发展，为头季再生稻收割机避桩的研究指明了另一新的方向。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于双目视觉避桩控制方法，以克服现有技术中存在的缺陷。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种基于双目视觉避桩控制方法，提供一搭载于一再生稻收割机上的检测控制驱动系统；所述检测系统包括一对图像获取单元、一控制单元以及一驱动单元，并按照如下步骤实现：步骤S1：通过所述图像获取单元现场稻桩的左侧视觉图像以及右侧视觉图像，并上传至所述控制单元；步骤S2：对获取的左侧视觉图像以及右侧视觉图像进行初级预处理；步骤S3：对所述图像获取单元进行标定；步骤S4：分别对左侧视觉图像以及右侧视觉图像进行次级预处理、边缘提取以及角点识别；步骤S5：对所述步骤S4获取的图像进行共轭图像匹配，并获取现场稻桩的深度信息；步骤S6：所述控制单元根据所述深度信息对现场稻桩进行定位测距，计算距现场稻桩的距离信息，并根据所述再生稻收割机被驱动机构的预设参数以及运行状态参数，判断该现场稻桩是否在行进路径上，并确定所述控制单元输出的驱动控制参数，以驱动再生稻收割机上的被驱动机构避开该现场稻桩；步骤S7：所述驱动单元根据所述驱动控制参数，驱动被驱动机构避开现场稻桩，并继续行进；步骤S8：判断再生稻收割机收割是否完毕，否则重复步骤S1～步骤S7，继续收割。在本专利技术一实施例中，在所述步骤S3中，采用张友正平面标定方法进行标定，并按照如下方式实现：记在建模过程中，模板平面在世界坐标系Z＝0的平面上； s u v 1 = K r 1 r 2 r 3 t X Y 0 1 = K r 1 r 2 t X Y 1 ]]>其中，s为尺度因子，K为摄像机的内参数矩阵，[X Y 1]T为模板平面上点的齐次坐标，[u v 1]T为模板平面上点投影到图象平面上对应点的齐次坐标，[r1 r2 r3]和t分别是图像获取单元坐标系相对于世界坐标系的旋转矩阵和平移向量；投影矩阵H为：H＝[h1 h2 h3]＝λK[r1 r2 t]； r 1 = 1 λ K - 1 h 1 ; ]]> r 2 = 1 λ K - 1 h 2 ; ]]>λ为常数，根据旋转矩阵的性质，即r1Tr2＝0和||r1||＝||r2||＝1，每幅图象可以获得以下两个对内参数矩阵的基本约束： h 1 T K - T K - 1 h 2 = 0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于双目视觉避桩控制方法，其特征在于，提供一搭载于一再生稻收割机上的检测控制驱动系统；所述检测系统包括一对图像获取单元、一控制单元以及一驱动单元，并按照如下步骤实现：步骤S1：通过所述图像获取单元现场稻桩的左侧视觉图像以及右侧视觉图像，并上传至所述控制单元；步骤S2：对获取的左侧视觉图像以及右侧视觉图像进行初级预处理；步骤S3：对所述图像获取单元进行标定；步骤S4：分别对左侧视觉图像以及右侧视觉图像进行次级预处理、边缘提取以及角点识别；步骤S5：对所述步骤S4获取的图像进行共轭图像匹配，并获取现场稻桩的深度信息；步骤S6：所述控制单元根据所述深度信息对现场稻桩进行定位测距，计算距现场稻桩的距离信息，并根据所述再生稻收割机被驱动机构的预设参数以及运行状态参数，判断该现场稻桩是否在行进路径上，并确定所述控制单元输出的驱动控制参数，以驱动再生稻收割机上的被驱动机构避开该现场稻桩；步骤S7：所述驱动单元根据所述驱动控制参数，驱动被驱动机构避开现场稻桩，并继续行进；步骤S8：判断再生稻收割机收割是否完毕，否则重复步骤S1～步骤S7，继续收割。

【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉避桩控制方法，其特征在于，提供一搭载于一再生稻收割机上的检测控制驱动系统；所述检测系统包括一对图像获取单元、一控制单元以及一驱动单元，并按照如下步骤实现：步骤S1：通过所述图像获取单元现场稻桩的左侧视觉图像以及右侧视觉图像，并上传至所述控制单元；步骤S2：对获取的左侧视觉图像以及右侧视觉图像进行初级预处理；步骤S3：对所述图像获取单元进行标定；步骤S4：分别对左侧视觉图像以及右侧视觉图像进行次级预处理、边缘提取以及角点识别；步骤S5：对所述步骤S4获取的图像进行共轭图像匹配，并获取现场稻桩的深度信息；步骤S6：所述控制单元根据所述深度信息对现场稻桩进行定位测距，计算距现场稻桩的距离信息，并根据所述再生稻收割机被驱动机构的预设参数以及运行状态参数，判断该现场稻桩是否在行进路径上，并确定所述控制单元输出的驱动控制参数，以驱动再生稻收割机上的被驱动机构避开该现场稻桩；步骤S7：所述驱动单元根据所述驱动控制参数，驱动被驱动机构避开现场稻桩，并继续行进；步骤S8：判断再生稻收割机收割是否完毕，否则重复步骤S1～步骤S7，继续收割。2.根据权利要求1所述的一种基于双目视觉避桩控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中，采用张友正平面标定方法进行标定，并按照如下方式实现：记在建模过程中，模板平面在世界坐标系Z＝0的平面上； s u v 1 = K [ r 1 r 2 r 3 t ] X Y 0 1 = K [ r 1 r 2 t ] X Y 1 ]]>其中，s为尺度因子，K为摄像机的内参数矩阵，[X Y 1]T为模板平面上点的齐次坐标，[u v 1]T为模板平面上点投影到图象平面上对应点的齐次坐标，[r1 r2 r3]和t分别是图像获取单元坐标系相对于世界坐标系的旋转矩阵和平移向量；投影矩阵H为：H＝[h1 h2 h3]＝λK[r1 r2 t]； r 1 = 1 λ K - 1 h 1 ; ]]> r 2 = 1 &...

【专利技术属性】
技术研发人员：林建，林伟青，张志兴，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：福建;35