目前,我國有相當一部分的農業(yè)機械都是停留在過去低水平、低效率、低質量的階段,農業(yè)機械長期處于落后的主要原因,在于農機研究與農業(yè)生產嚴重脫離。
全球衛(wèi)星定位系統(GPS)和機器視覺是自動導航系統中使用較多的兩類傳感器,農田中作物收割與未收割的邊界有時并非直線,單獨使用GPS進行導航,在確定導航基準線方面存在一定的誤差;使用機器視覺進行此類作業(yè),可以實時提取出當前作物行的特征信息,提高了定位的精度,但是單獨使用機器視覺時,在圖像處理過程中有時會出現漏檢的情況;為了彌補單一傳感器的不足,常采用多傳感器組合進行導航定位。
在農業(yè)機械導航系統中,定位精度直接影響農業(yè)機械進行路徑自動跟蹤的質量。為了更好的改善農業(yè)機械的導航定位效果,研究者將GPS和攝像機兩種傳感器結合起來,并采用UKF濾波算法對采集到的信息進行融合。
采用基于GPS和機器視覺的多傳感器組合導航定位獲取信息,用GPS獲取導航車的絕對位置信息、航向角度和行駛速度;機器視覺通過圖像處理獲取導航基準線,并得到代表作物行特征的點;再使用UKF(無痕跡變化卡爾曼濾波Unscented Kalman Filter)濾波后,并以電瓶車為平臺,對濾波前后的定位效果進行對比。導航定位精度和穩(wěn)定性得到改善,定位曲線得到平滑,克服了使用單一傳感器進行定位的弊端。減少了定位數據的標準偏差,免了視覺信息丟失時導航無法進行的情況,提高了系統的穩(wěn)定性。
目前國內對于GPS與機器視覺的組合導航研究相對較少,國外的一些研究大多是通過邏輯判斷進行傳感器的互補導航,或者使用Kalman濾波算法進行濾波,定位精度有待提高。此項研究填補了該領域的空白。此項研究成果顯示該方法能夠滿足農業(yè)機械導航的要求,使農業(yè)機械導航系統的定位精度和魯棒性得到了改善。同時此項研究成果為十二五期間,我國實現“成為世界農業(yè)裝備制造大國和強國”的目標添上了濃墨重彩的一筆。
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