[发明专利]一种基于FPGA的实时田间机器人视觉导航方法与系统

摘要

本发明属于机器视觉导航技术领域，公开了一种基于FPGA的实时田间机器人视觉导航方法与系统，将获取到的田间图像通过图像预处理分割出绿色作物；检测田间作物垄线图像中的垄线信息，垄线信息包括两条相邻垄线位置信息及其斜率；通过垄线信息计算提取机器人的导航信息，用于控制机器人行走；图像预处理模块、图像存储模块、田间垄线检测模块、导航参数提取模块。本发明相比于已有算法，优化后的算法平均准确率可达89.7％；与真值相比F‑score值为91.1％，用时仅16ms，占用2824个触发器、4625个查找表及4kb块寄存器(BRAM)；导航参数提取模块仅占用372个触发器和1013个查找表。

主权项

1.一种基于FPGA的实时田间机器人视觉导航方法，其特征在于，所述基于FPGA的实时田间机器人视觉导航方法包括以下步骤：第一步，将获取到的田间图像通过图像预处理分割出绿色作物；第二步，检测田间作物垄线图像中的垄线信息，垄线信息包括两条垄线位置信息及两条垄线斜率；检测田间作物垄线信息中，使用田间垄线检测算法寻找最近的垄线，计算左、右边界垄线约束角度；当计算得到左右垄线边界线后，通过式计算出垄线宽度L_w：β‑10≤θ≤β+10；L_w＝right_BL‑left_BL；选择垄线角度、垄线宽度作为第二条垄线检测特征，检测田间图像中第二条垄线位置；首先确定第一条垄线在图像中的相对位置，然后预估第二条垄线的位置；当垄线位于整幅图像左侧，则选择垄线的右边界加垄线宽度的一半为起点，向右查找大于平均阈值且最小的密度信息作为第二条垄线；否则，采用垄线左边界减垄线宽度一半为起点检测垄线，具体如下式所示：将第一条垄线及边界的角度和第一条垄线宽度作为第二条垄线检测判断条件，确定第二条垄线及垄线边界线的位置；第三步，通过垄线信息计算提取机器人的导航信息，用于控制机器人行走。