[发明专利]一种曲线形农田作业区域边界建模方法

摘要

本发明公开了一种曲线形农田作业区域边界建模方法，采集曲线形农田作业区域边界的关键点，找出所有关键点中横坐标值最大的点和横坐标值最小的点，利用三次样条函数建立上边界模型和下边界模型。本发明可以将曲线形农田作业区域的边界以及农田作业区域内的障碍物顶点精准地记录并绘制出来，从而为农业植保机的作业人员提供准确的农田作业区域，为农业植保机的路径和航迹规划以及计算农田作业面积提供可靠的依据。

主权项

一种曲线形农田作业区域边界建模方法，其特征在于，该方法为：1)从曲线形农田作业区域边界的某一个关键点D₁开始，以顺时针方向采集曲线形农田作业区域边界的所有关键点，设共有m个关键点，分别为D₁(x₁,y₁),D₂(x₂,y₂),D₃(x₃,y₃),…,D_m(x_m,y_m)；建立直角坐标系，将所述m个关键点设置在直角坐标系的第一象限内；2)比较上述m个关键点的横坐标，找出横坐标值最大的关键点和最小的关键点；若有多个关键点的横坐标值均为最小值，且该多个关键点是第一个关键点D₁与最后一个关键点D_m之间的关键点，则将次序最先的关键点作为横坐标值最小的关键点，若第一个关键点D₁和最后一个关键点D_m的横坐标值都是最小值，则将最后一个关键点作为横坐标值最小的关键点；若有多个关键点的横坐标值均为最大值，且该多个关键点是第一个关键点D₁与最后一个关键点D_m之间的关键点，则将次序最后的关键点作为横坐标值最大的关键点，若第一个关键点D₁和最后一个关键点D_m的横坐标值都是最大值，则将第一个关键点D₁作为横坐标值最大的关键点；将横坐标值最小的关键点D_i和最大的关键点D_j分别作为所有的关键点在直角坐标系中的左端和右端；若有多个关键点的横坐标值均为最小值，其中一个关键点为第一个关键点或最后一个关键点，其余关键点为第一个关键点与最后一个关键点之间的关键点，则取从第一个关键点到最后一个关键点的闭区间内次序最先的点作为最小点；若有多个关键点的横坐标值均为最大值，其中一个关键点为第一个关键点或最后一个关键点，其余关键点为第一个关键点与最后一个关键点之间的关键点，则取从第一个关键点到最后一个关键点的闭区间内次序最后的点作为最大点；3)以D_i为起始点，D_j为终点；以顺时针方向，令D_i＝B₀,D_i+1＝B₁,…,D_j＝B_n，将从D_i到D_j的各点依次即为B₀(x₀,y₀),...,B_n(x_n,y_n)；建立以下上边界函数模型S_t(x)：$S_{t\left(x\right)}=M_t\frac{{(x_{t+1}-x)}^3}{6h_t}+M_{t+1}\frac{{(x-x_t)}^3}{6h_t}+(y_t-\frac{M_t{h_t}^2}{6})\frac{x_{t+1}-x}{h_t}+(y_{t+1}-\frac{M_{t+1}{h_t}^2}{6})\frac{x-x_t}{h_t};$其中，x∈[x_t,x_t+1,],t＝0,1,...,n‑1；x_t、x_t+1分别为B₀、B_n之间的点B_t、B_t+1的横坐标，且B_t+1为B_t顺时针方向上的下一点；系数M_t、M_t+1通过追赶法求解；h_t＝x_t+1‑x_t,t＝0,1,...,n‑1；y_t、y_t+1分别为点B_t、B_t+1的纵坐标；4)以D_i为起始点，D_j为终点；以逆时针方向，令D_i＝C₀,D_i‑1＝C₁,…,D_j＝C_r，建立以下上边界函数模型S_r(x)：$S_{r\left(x\right)}=M_r\frac{{(x_{r+1}-x)}^3}{6h_r}+M_{r+1}\frac{{(x-x_r)}^3}{6h_r}+(y_r-\frac{M_r{h_r}^2}{6})\frac{x_{r+1}-x}{h_r}+(y_{r+1}-\frac{M_{r+1}{h_r}^2}{6})\frac{x-x_r}{h_r};$其中，x∈[x_r,x_r+1,],r＝0,1,...,m‑n；x_r、x_r+1分别为C₀、C_m‑n之间的点C_r、C_r+1的横坐标，且C_r+1为C_r逆时时针方向上的下一点；系数M_r、M_r+1通过追赶法求解；h_r＝x_r+1‑x_r；y_r、y_r+1分别为点C_r、C_r+1的纵坐标。