[发明专利]基于双目视觉的插秧机插植系统相对航向信息检测方法

说明书

本发明公开了基于双目视觉的插秧机插植系统相对航向信息检测方法，基于视觉导航具有较强的自主性，通过双目视觉获取插秧机邻近的秧苗行和作业行的秧苗行图像信息，基于邻近行的秧苗行线和作业行的秧苗行线推算插秧机车体的相对航向，并结合插秧机运动学模型，确定插秧机插植系统与插秧机车体的相对航向偏差，为后续插秧机导航定位进行校正提供支撑，具有提高插秧机导航系统纠偏能力和插秧机作业质量等优点。

技术领域

本发明属于视觉测量技术领域，具体地说，本发明涉及基于双目视觉的插秧机插植系统相对航向信息检测方法。

背景技术

为实现精准插秧、减轻驾驶员劳动强度，传统研究多基于GPS导航技术开发插秧机自动导航作业系统，根据田块几何信息规划全局行走路径，并通过控制转向系统使插秧机沿规划路径自动行驶。但水田土壤软硬不均，尤其南方水稻产区主要是丘陵地区，田块相对高度差大，水田的软泥层深度较深，插秧机作业过程中车体易发生侧滑、打滑，无法长时间按照GPS导航系统的预定义路径行驶。

GPS导航虽能进行全局定位，但不能获取作业对象的信息以实时检测行走路径，导致导航精度低，无法解决插秧机滑移后偏离导航路径行驶造成的重插、漏插等问题。

相比GPS导航，视觉导航获取信息实时全面，无需预先精确规划路径，具有较强的自主性。

为实时获取局部的导航路径，部分学者(Smart Agriculture,2020,2(4):89-102)结合图像处理算法识别水稻田间已收获区域与未收获区域边界，基于线拟合方法确定联合收获机视觉导航作业前视目标路径，并根据前视路径相对位置信息进行田间动态标定获得联合收获机作业状态。

发明专利(申请号:202110764214.6，一种田间农业机械视觉导航系统及方法)基于深度卷积网络模型分割图像中作物，提取田间作物行线，并根据左右作物行在图像上边界和下边界的坐标信息，获得作物行线的中心线，以之确定导航路径，并结合图像采集模块的位置信息，计算农业机械相对于导航路径的横向偏差和航向偏差信息。

视觉导航虽能从图像中分割出作物，根据图像中作物像素分布规律识别作物行，确定局部路径，具有较强的自主性。但插秧机采用轴传动方式连接插植系统和行走装置，插秧机作业过程中出现的侧滑或打滑现象易造成插植系统与行走装置的相对航向信息改变，如仅考虑插秧机作业过程中车体是否偏离目标路径，则插植系统的航向将不再与目标路径一致，造成重插、漏插，无法保证插秧机的作业质量。因此，如何准确识别秧苗行，检测插秧机插植系统相对车体的航向偏差信息，对插秧机导航进行定位校正，以获取准确导航路径，提高插秧机视觉导航精度和自主作业质量具有重要意义。

发明内容

本发明提供基于双目视觉的插秧机插植系统相对航向信息检测方法，以解决上述背景技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：基于双目视觉的插秧机插植系统相对航向信息检测方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：搭建图像采集系统，包括插秧机、计算机和两个带有USB接口的工业相机，工业相机采集到秧苗图像并传输至计算机进行分析处理；

步骤S2：构建具有空间约束的逻辑回归分类模型，采集用于模型训练的秧苗图像，对不同光照条件下秧苗图像样本进行秧苗和背景标注，划分为训练集和验证集，并在标注的秧苗、背景图像中分别计算获取饱和度与亮度的比值因子S/V和超绿因子2*Cg-Cr-Cb颜色特征参数，以训练集图像的颜色特征参数作为输入，训练逻辑回归分类模型，并基于验证集图像的结果优化模型参数；