一种基于激光雷达的麻类作物行的边界提取设备及方法技术

本发明专利技术公开了一种基于激光雷达的麻类作物行的边界提取设备及方法，包括有点云采集模块、点云处理模块及用户与执行模块，所述的点云采集模块通过传感器获取麻类作物的点云数据，获取点云数据后将其通过以太网传给点云处理模块，所述点云处理模块接收点云采集模块采集到的点云数据并进行算法处理，进而提取出边界，最后将提取出的边界结果传给用户与执行机构。本发明专利技术以固定步长单位获取激光雷达的点云数据并提取出该步长区域内的边界，可以对分段区域的麻类作物边界用最小二乘法进行拟合，这样可以简化边界模型，降低整个边界提取算法的时间复杂度，适合田间作业多变的环境。

A boundary extraction apparatus and method for hemp crops based on the laser radar

The invention discloses a boundary extraction apparatus and method for bast laser radar based on point cloud, including point cloud acquisition module, processing module and user module and execution, point cloud acquisition module and the access point cloud data of hemp crops through the sensor to obtain point cloud data after the pass point the cloud processing module through the Ethernet, the point cloud processing module receives the point cloud acquisition module to the point cloud data and algorithm processing, and then extract the boundary, finally the extracted boundary results to the user and execution mechanism. The invention of point cloud data with fixed step unit for laser radar and the extraction step within the region boundary, can the boundary on the staging area for bast fitting using least squares method, this can simplify the boundary model, the boundary extraction algorithm reduce the time complexity, suitable for field work environment changing.

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光雷达的麻类作物行的边界提取设备及方法
本专利技术农作物边界提取涉及
，尤其涉及一种基于激光雷达的麻类作物行的边界提取设备及方法。
技术介绍
作物行的边界提取是实现农业植保与收获精准化的重要基础。在农业植保中，识别作物的边界能让植保机避开作物而不会损坏作物；在农业收获中，识别作物的边界能让收获机捕获每一株作物而不漏收。麻类植株分布不均匀，其作物行的间距不固定，为了实现自动对行，需要精准地提取出麻类作物行的边界。目前在智能农业中，提取边界主要采用视觉法，用图像传感器获取边界信息。由于图像传感器易受光影变化影响，且图像处理中需要分离检测对象与场景，代价较大，不适合麻类作物收获与植保作业的多变环境。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于激光雷达的麻类作物行的边界提取设备及方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种基于激光雷达的麻类作物行的边界提取设备，包括有点云采集模块、点云处理模块及用户与执行模块，所述的点云采集模块包括有二维激光雷达传感器及用来固定二维激光雷达传感器的云台，点云采集模块通过传感器获取麻类作物的点云数据，后将其通过以太网传给本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于激光雷达的麻类作物行的边界提取设备，其特征在于：包括有点云采集模块、点云处理模块及用户与执行模块，所述的点云采集模块包括有二维激光雷达传感器及用来固定二维激光雷达传感器的云台，点云采集模块通过传感器获取麻类作物的点云数据，后将其通过以太网传给点云处理模块，所述点云处理模块接收点云采集模块采集到的点云数据并进行算法处理，进而提取出边界，最后将提取出的边界结果传给用户与执行模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达的麻类作物行的边界提取设备，其特征在于：包括有点云采集模块、点云处理模块及用户与执行模块，所述的点云采集模块包括有二维激光雷达传感器及用来固定二维激光雷达传感器的云台，点云采集模块通过传感器获取麻类作物的点云数据，后将其通过以太网传给点云处理模块，所述点云处理模块接收点云采集模块采集到的点云数据并进行算法处理，进而提取出边界，最后将提取出的边界结果传给用户与执行模块。2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的麻类作物行的边界提取设备，其特征在于：所述用户与执行模块包括边界显示模块、上位机、下位机、执行机构，显示模块为LCD显示屏；上位机为PC；下位机为工控机，边界显示模块将点云处理模块提取出的作物边界结果实时传给用户；上位机用于用户实时分析点云处理结果；下位机控制麻类作物收获机上的执行机构实施对行收获操作，执行机构包括收获机上的液压装置、上扶禾与下扶禾装置。3.根据权利要求2所述的一种基于激光雷达的麻类作物行的边界提取设备，其特征在于：所述的点云处理模块包括有电源模块、存储模块、CPU、系统总线、接口模块与软件模块，所述的接口模块包括以太网接口、视频信号接口、用户输入接口及串行接口，接口模块都与系统总线相连，视频信号接口为HDMI或VGA接口，所述的以太网接口使二维激光雷达传感器与点云处理模块实现通信；所述的视频信号接口将点云处理模块提取出的作物边界结果实时地通过视频信号传给用户；用户输入接口实现点云处理模块与上位机的通信，用户通过上位机进行操作；串行接口实现点云处理模块与下位机的通信，点云处理模块将边界提取出的模型参数数据传给下位机，下位机控制麻类作物收获机上的执行机构实施对行收获操作，串行接口用RS-232或RS-485接口；所述软件模块包括操作系统、点云处理软件、数据库，操作系统上运行的点云处理软件整合了边界提取算法，点云数据存放在数据库中。4.一种基于权利要求1所述的基于激光雷达的麻类作物行的边界提取设备的提取方法，其特征在于：收获机对准麻类作物行的边界并自动对行，进行收割，具体步骤如下：(1)获取麻类作物冠层及周围地面的扫描点；将二维激光雷达传感器安装在作物收获机械上方高度h处，并使二维激光雷达传感器向下倾斜一定的角度，使得二维激光雷达传感器以一种由上向下的正面扫描方式扫描麻类作物，二维激光雷达传感器所发射出的扫描面同时可以获取作物周围地面的扫面点；(2)根据麻类冠层和地面的点云数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛润新，尚骏，王杰，张向阳，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34