农田微弱导航信息的图像检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种农田微弱导航信息的图像检测方法及系统，涉及机器视觉导航技术领域，所述方法包括以下步骤：S1：采集当前农田的待检测图像；S2：判断所述待检测图像是否为第一帧图像，若是，则进行第一帧图像的导航直线检测，返回步骤S1，否则进行非第一帧图像的导航直线检测；S3：根据所述非第一帧图像的导航直线检测的结果进行田端检测，判断是否到达田端，若是，则结束检测，否则，返回步骤S1。本发明专利技术通过针对具有微弱导航信息的农田作业环境，利用小波变换与线形分析、前后帧相互关联及分段Hough变换等方法，在农田区域分界不明显的情况下，实现了导航路径的图像识别，并且检测结果准确、稳定和快速。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器视觉导航
，特别涉及一种农田微弱导航信息的图像检测方法及系统。
技术介绍
农田作业机械自动导航系统是现代农业工程 技术的重要组成部分，其在耕作、播种、施肥、收割、喷洒农药、农田环境信息采集等方面有着广泛的用途。随着以信息化技术为核心的精细农业的快速发展，基于机器视觉的导航技术以其灵活性、实时性和精度好等优点得到了普遍的关注。对于分界区域明显的作业环境，如耕作、收割、插秧等，图像中含有较多的导航信息，但对于播种等田间作业环境，由于区域分界不明显，图像中含有的信息量很少，目标物及非目标物的顔色、纹理等特征十分接近，其导航路径的图像识别一直以来都是个难题未能得到解決。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何在农田区域分界不明显的情况下，实现导航路径的图像识别。( ニ )技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种农田微弱导航信息的图像检测方法，所述方法包括以下步骤SI :采集当前农田的待检测图像；S2:判断所述待检测图像是否为第一帧图像，若是，则进行第一帧图像的导航直线检测，返回步骤Si，否则进行非第一帧图像的导航直线检测；S3:根据所述非第一帧图像的导航直线检测的结果进行田端检测，判断是否到达田端，若是，则结束检测，否则，返回步骤Si。优选地，所述第一帧图像的导航直线检测具体包括以下步骤Al :对所述待检测图像进行小波行变换，以去除所述待检测图像中各行的高频分量，再对小波行变换后的图像进行反变换，以获得平滑后的待检测图像；A2 :获取所述平滑后的待检测图像中各行的波谷位置的坐标并存储至数组V中，所述平滑后的待检测图像以左上方为坐标原点；A3 :计算所述数组V中各点坐标的X方向坐标的平均值xva,以点(xva, ysize/2)为已知点，对所述数组V中的各点进行过已知点的Hough变换，以获得导航直线，其中，ysize为所述平滑后的待检测图像的y方向的像素个数。优选地，步骤A2中具体包括以下步骤A21 :对所述平滑后的待检测图像进行y方向上的投影以获得累计直方图，计算所述累计直方图中的波谷位置的X方向坐标Xv;A22 :对所述平滑后的待检测图像里预设行中的第一行，以X方向坐标Xv为中心，左右各扩展第一预设个数的像素为范围，寻找波谷位置的坐标(xvC1，yj并保存至所述数组V中，对所述预设行中的其他行，则以上一行所获得的波谷位置的X方向坐标为中心，左右各扩展所述第一预设个数的像素为范围，寻找波谷位置的坐标并保存至所述数组V中；A23:对所述平滑后的 待检测图像里除所述预设行外的其他行，分别以所述预设行中的波谷位置的X方向坐标的平均值为中心，左右各扩展所述第一预设个数的像素为范围，寻找波谷位置的坐标并保存至所述数组V中。优选地，步骤A3之后还包括以下步骤A4 :将所述导航直线上各点坐标存入导航直线数组L中。5、如权利要求4所述的方法，其特征在干，所述非第一帧图像的导航直线检测具体包括以下步骤BI :将所述待检测图像的上ー帧图像对应的数组V中大于等于预设坐标(Χ(ι，％)的y方向值的坐标存入数组Vt中，将所述待检测图像的上一帧图像对应的导航直线数组L中小于预设坐标(X(l，y0)的y方向值的坐标存入数组Lb中，所述待检测图像以左上方为坐标原点；B2 :计算所述数组Vt内各点的X方向坐标的平均值xvta，以点(xvta，y0/2)为已知点，对所述数组Vt内各点进行过已知点的Hough变换，以获得拟合直线lt，将所述拟合直线It上各点坐标存入数组Lt中；B3 :分别以所述数组Lt和数组Lb中各点坐标为中心，各行向左右各扩展第二预设个数的像素为处理区域范围；B4 :对所述待检测图像中的处理区域范围内的图像进行小波行变换，以去除所述待检测图像中的处理区域范围内各行的高频分量，再对小波行变换后的图像进行反变换，以获得平滑后的待检测图像中处理区域范围内的图像；B5:获取所述平滑后的待检测图像中的处理区域范围内的图像中各行的波谷位置的坐标并存储至数组V中；B6 :计算所述数组V中各点坐标的X方向坐标的平均值xva，以点(xva, ysize/2)为已知点，对所述数组V中的各点进行过已知点的Hough变换，以获得导航直线，其中，ysize为所述待检测图像中的处理区域范围内的图像中y方向的像素个数；B7 :将所述待检测图像的导航直线上各点坐标存入导航直线数组L中。优选地，所述第二预设个数m通过下式计算，m = tana Xysize/2其中，a为允许的最大侧向偏转角，ysize为所述待检测图像中的处理区域范围内的图像中I方向的像素个数。优选地，步骤S3中具体通过如下步骤来判断是否到达田端Cl :对所述平滑后的待检测图像中的处理区域范围内的图像对应的数组V中大于预设坐标(X(i，y0)的I方向值的预设个数的坐标计算X方向的平均值xt ；C2 :对所述平滑后的待检测图像中的处理区域范围内的图像对应的数组V中小于预设坐标(X(i，y0)的I方向值的预设个数的坐标计算X方向的平均值xd ；C3 :若满足I Xt-Xd I > 2m，则判断为到达田端，否则返回步骤SI。本专利技术还公开了ー种农田微弱导航信息的图像检测系统，所述系统包括图像采集模块，用于采集当前农田的待检测图像；判断检测模块，用于判断所述待检测图像是否为第一帧图像，若是，则进行第一帧图像的导航直线检测，返回图像采集模块，否则进行非第一帧图像的导航直线检测；田端检测模块，用于根据所述非第一帧图像的导航直线检测的结果进行田端检测，判断是否到达田端，若是，则结束检测，否则，返回图像采集模块。(三)有益效果本专利技术通过针对具有微弱导航信息的农田作业环境，利用小波变换与线形分析、前后帧相互关联及分段Hough变换等方法，在农田区域分界不明显的情况下，实现了导航 路径的图像识别，并且检测结果准确、稳定和快速。附图说明图I是本专利技术的方法的硬件结构的结构示意图；图2是按照本专利技术ー种实施方式的农田微弱导航信息的图像检测方法的流程图；图3是本专利技术一种实施例的第一帧图像的导航直线检测的结果示意图；图4是本专利技术一种实施例的非第一帧图像的导航直线检测的结果示意图；图5是本专利技术一种实施例的判断是否到达田端的结果示意图。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进ー步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。參照图1，本专利技术的方法的硬件结构为连接了摄像机的农业机械，在农业机械在刚开始作业时，通常沿着农田边的田埂与农田的分界线直线行走，在作业过程中则沿着已作业地与未作业地的分界线直线行走。因此，为了实现自动导航，需要对这些分界区域的导航直线进行检测。本实施方式中将摄像机(分辨率为640x480，帧率为30帧/秒)安装在农业机械的前方侧面，从行走目标的正上方采集导航目标(田埂与农田、已作业地与未作业地的分界线)的图像；摄像机安装的高度和俯视角度，在能够获得控制农业机械正常行走所需要的区域分界线长度的基础上，以尽量拍摄到近视野信息为原则进行确定。图2是按照本专利技术ー种实施方式的农田微弱导航信息的图像检测方法的流程图；參照图2，本实施方式的方法包括以下步骤SI :采集当前农田的待检测图像；S2:判断所述待检测图像是否为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兵旗，刘阳，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：