[发明专利]一种农机运动状态下动态障碍物检测方法及装置

权利要求书

1.一种农机运动状态下动态障碍物检测方法，其特征在于，包括：

获取农机直行状态时的全景图像；

确定所述农机直行状态时的全景图像的检测区域，基于Shi-Tomasi法检测所述检测区域的角点，并基于图像金字塔的Lucas-Kanade光流法对所述角点进行跟踪检测，生成光流图像；

针对所述光流图像中每束光流，统计检测所述光流中当前帧的光流点的水平方向坐标和竖直方向坐标，并根据预先建立的动态背景光流模型计算角度偏差值和长度幅值偏差值；

若所述角度偏差值小于角度偏差阈值，且所述长度幅值偏差值小于长度幅值偏差阈值，则确定所述光流为背景光流，并滤除所述背景光流，得到滤除背景光流后的全景图像；

基于K-means聚类分割算法对所述滤除背景光流后的全景图像进行聚类分割，得到滤除背景光流后的全景图像的各个团簇；

针对滤除背景光流后的全景图像的每个团簇，滤除所述团簇中的噪声光流；

若任意两滤除噪声光流后的团簇中的聚类中心坐标的欧氏距离小于像素阈值，且对应光流方向的均值之差的绝对值小于1时，将两滤除噪声光流后的团簇划分为一类并提取运动目标，否则，对每个滤除噪声光流后的团簇直接提取运动目标；

其中，所述方法还包括：

建立动态背景光流模型；

所述建立动态背景光流模型，具体包括：

获取动态背景的全景图像；

基于Lucas-Kanade光流法检测所述动态背景的全景图像，生成背景光流图像；

针对所述背景光流图像中每个背景光流，根据背景光流坐标和背景光流方向的关系，确定如下光流方向角度值函数：

其中，(X₁，Y₁)为背景光流起点的像素坐标，即上一帧图像检测出的光流点，单位为像素，(X₂，Y₂)为背景光流终点的像素坐标，即当前帧图像检测出的光流点，单位为像素，二者共同组成一个光流矢量，θ为光流对应的角度值，单位为rad；

基于RANSAC算法，对所述背景光流方向存在突变错误的光流点和动态背景的全景图像底部农机产生的光流进行滤除；将所述背景光流的角度值和对应的水平方向坐标进行二项式拟合，得到光流方向与水平方向坐标关系函数；

其中，所述光流方向与水平方向坐标关系函数为：

θ＝-0.002828X₂+6.244

θ为光流方向，单位为rad，X₂为当前帧光流点的水平像素坐标，单位为像素；

针对所述背景光流图像中每个背景光流，根据背景光流水平方向坐标和背景光流竖直方向坐标的关系，确定如下光流长度幅值函数：

其中，(X₁，Y₁)为背景光流起点的像素坐标，即上一帧图像检测出的光流点，单位为像素，(X₂，Y₂)为背景光流终点的像素坐标，即当前帧图像检测出的光流点，单位为像素，二者共同组成一个光流矢量，length为光流对应的长度幅值，单位为像素；

针对所述背景光流图像中每个背景光流，对所述背景光流对应的长度幅值和当前帧背景光流竖直方向坐标，采用如下长度幅值与竖直方向坐标关系函数进行二项式拟合，确定斜率和截距：

length＝kY₂+b

其中，length为光流对应的长度幅值，单位为像素，Y₂为当前帧背景光流竖直方向坐标，k为拟合后函数的斜率，b为拟合后函数的截距，单位为像素；

分别统计各组背景光流对应的斜率、截距和当前帧背景光流水平方向坐标，建立斜率与水平方向坐标关系函数，以及截距与水平方向坐标关系函数；

其中，所述针对所述光流图像中每束光流，统计检测所述光流中当前帧的光流点的水平方向坐标和竖直方向坐标，并根据预先建立的动态背景光流模型计算角度偏差值和长度幅值偏差值，具体包括：

针对所述光流图像中每束光流，统计检测所述光流中当前帧的光流点的水平方向坐标和竖直方向坐标，并根据预先建立的动态背景光流模型中的光流方向角度值函数和光流长度幅值函数分别确定所述光流对应的角度值和长度幅值；

基于所述动态背景光流模型中的光流方向与水平方向坐标关系函数计算得到光流统计方向，根据所述光流统计方向和所述角度值计算角度偏差值；

基于所述动态背景光流模型中的长度幅值与竖直方向坐标关系函数计算得到光流统计长度，根据所述光流统计长度和所述长度幅值计算长度幅值偏差值。