[发明专利]一种美国白蛾幼虫网幕喷药机器人局部运动控制方法

摘要

本发明提供一种美国白蛾幼虫网幕喷药机器人局部运动控制方法，包括如下步骤(1)设计喷药机器人的总体运动策略和局部运动路径，喷药机器人按照设定的路径运行并实时采集对应树木目标的图像；(2)根据图像特征提取美国白蛾幼虫网幕目标，并估算网幕目标与执行机构间的相对距离L，并确定距离执行机构L处的图像平面面积S和喷药覆盖面面积S′；(3)令μ＝S′/S，S为图像平面面积，S′为喷药覆盖面面积，当μ>0.5时，执行简单的扫描控制策略，当μ<＝0.5时，执行扫描、对靶、喷药三种运动的复杂策略，最终确定最优喷药位置。

主权项

一种美国白蛾幼虫网幕喷药机器人局部运动控制方法，其特征是：包括如下步骤：(1)设计喷药机器人的局部运动路径，喷药机器人按照设定的路径运行并实时采集对应树木目标的图像；(2)根据图像特征提取美国白蛾幼虫网幕目标，并估算网幕目标与机器人的手眼执行机构间的相对距离L，并确定距离执行机构L处的物体的图像平面面积S和喷药覆盖面面积S′；(3)令μ＝S′/S，S为图像平面面积，S′为喷药覆盖面面积，当μ＞0.5时，执行简单的扫描控制策略，当μ＜＝0.5时，执行扫描、对靶、喷药三种运动的复杂策略，最终确定最优喷药位置；所述步骤(2)根据图像特征提取美国白蛾幼虫网幕目标包括如下步骤：(2.1)对视频图像进行稳像处理以便获得稳定的单帧图像；(2.2)根据美国白蛾幼虫网幕图像色彩分布特征，选择RGB颜色空间，分析网幕、叶片和树枝的各通道数据的差值，采用R‑B色差模型并结合最大类间方差法和阈值算法，分割网幕图像，使用Freeman编码算法和区域标记计算出每一区域的面积，使用多个面积的平均值和标准方差确定面积双阈值，进行残余噪声去除，最后使用改进的膨胀腐蚀法进行图像补偿，最终图像中的目标区域表现为大片连续的白色区域；所述步骤(3)的简单的扫描控制策略包括如下步骤：(3.1.1)确定喷药机器人局部运动轨迹，每个扫描行之间的距离h公式如下：h＝0.8*b*δ，其中，δ为距离执行机构L处的二维垂直立面A上的物体与其图像中的成像大小的对应比例关系，b是图像中的喷药覆盖范围的内接正四边形的边长；(3.1.2)最佳喷药位置的确定：相机向右平移时，设变量Left、Down初值为零，用来标记输入图像Q中喷药区域M范围内的左侧、下侧边缘区域是否有未喷药的目标，输入图像Q为从视频流中获取的静态单帧图像，为避免因惯性等造成漏喷将距离边缘小于其总长度的1/4的点组成的区域称为敏感区域，首先在手眼执行机构运动过程中使用上述单帧图像处理方法实时检测图像中是否有目标区域，设喷药区域M经检测其中有目标区域，检测M中敏感区域中是否有白色目标，若左侧敏感区域中有，则将Left置为true，若下侧敏感区域中有,则将Down置为true，若Left和Down有一者为true，则表示进入最佳喷药位置，否则不需喷药；(3.1.3)重复步骤(3.1.2)，直到满足扫描终止条件，即相机位于可运动区域最左端或最右端，且距离可运动区域最上端不足扫描行之间的距离h，即不足以进行下一行扫描。