基于绿色作物特征提取不变性的立体视觉导航方法实现

发布时间：2021-01-25 13:08

　　农田环境复杂多变,基于立体视觉的导航方法对图像中的信息量有一定的要求,否则会碾压作物。而图像的特征信息描述了图像的某种属性,特征点为特征匹配和三维计算等技术提供基础。因此,在保持绿色作物特征尺度、光照和旋转不变性的基础上,提高特征点的数量和特征匹配的对数是本论文的主要目的。本论文首先对基于SIFT特征点提取算法原理进行分析,对算法处理的每个过程给出详细的实验结果。为了提高用于特征匹配的特征点数量,将高斯同态滤波嵌入到SIFT金字塔各组中,以对图像进行增强处理,但图像偏暗,细节信息对比不明显,故采用直方图均衡化增强图像对比度。在多尺度图像中,通过高斯同态滤波和直方图均衡化处理,可有效地改进尺度和光照的问题,使目标特征点的数量提高2倍多。实验结果表明,基于高斯同态滤波的SIFT算法在提高特征点数量的同时,保持了特征点的尺度、光照和旋转不变性。之后,本文对所获得的特征点进行特征匹配,利用视差得到作物的三维信息,并构建基于三维信息的高程图。其次,采用灰度化、二值化、滤波、边缘提取算子和形态学方法对田间绿色作物图像进行边缘轮廓提取。然后,将得到的高程图和边缘轮廓进行图像融合,生成置信密度图。最后... 

【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 课题背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 农业机器人导航技术国内外研究现状
        1.2.2 图像特征提取国内外研究现状
    1.3 课题来源及研究工作情况
    1.4 论文的主要研究内容和章节安排
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 论文章节安排
第二章 双目视觉系统
    2.1 双目视觉系统原理
    2.2 双目视觉导航系统结构
    2.3 本章小结
第三章 双目视觉图像局部特征点提取
    3.1 彩色模型空间的选择
    3.2 基于SIFT算法不变性研究
        3.2.1 SIFT算法尺度不变性
        3.2.2 SIFT算法旋转不变性
        3.2.3 SIFT算法光照不变性
    3.3 SIFT改进算法的理论基础
        3.3.1 朗伯光照模型
        3.3.2 同态滤波
    3.4 基于同态滤波的SIFT算法实现
        3.4.1 基于同态滤波的尺度不变性
        3.4.2 基于同态滤波的光照不变性
        3.4.3 基于同态滤波的旋转不变性
    3.5 本章小结
第四章 农业机器人导航边缘信息获取
    4.1 边缘提取原理
        4.1.1 基于一阶微分算子的边缘检测
        4.1.2 基于二阶微分算子的边缘检测
    4.2 边缘检测步骤
        4.2.1 作物超绿特征提取
        4.2.2 去除灰度图像中的噪声
        4.2.3 边缘检测
        4.2.4 边缘增强
    4.3 本章小结
第五章 运动控制方法的研究与实验验证
    5.1 实验平台与实验参数
        5.1.1 硬件平台
        5.1.2 软件平台
    5.2 双目视觉置信密度图
        5.2.1 作物高程图的构建
        5.2.2 改进的作物置信密度图的构建
    5.3 农业机器人导航控制策略
    5.4 导航控制实验结果
    5.5 本章总结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]结合尺度不变特征的ORB算法改进[J]. 卢健,何耀祯,陈旭,刘通.  测控技术. 2019(03)
[2]基于Canny的改进图像边缘检测算法[J]. 张月圆,曾庆化,刘建业,李一能,刘昇.  导航与控制. 2019(01)
[3]一种基于旋转不变性的纹理粗糙度改进算法[J]. 张芝齐,吴建平,钱文华,陈培德.  计算机技术与发展. 2018(11)
[4]一种旋转和光照不变的加速鲁棒特征算法[J]. 徐志军,耿则勋,卢兰鑫,乔玉庆,沈忱.  计算机应用. 2016(S1)
[5]提高农业机械化水平促进农业可持续发展[J]. 罗锡文,廖娟,胡炼,臧英,周志艳.  农业工程学报. 2016(01)
[6]基于彩色空间的二维OSTU的图像分割算法[J]. 蔡燕伟,崔红霞.  电子设计工程. 2014(05)
[7]农机车载GPS和DR组合导航系统定位方法![J]. 周建军,王秀,张睿,刘刚,马伟,冯青春.  农业机械学报. 2012(S1)
[8]基于动态模糊集的视觉不变特征融合算法研究[J]. 杨洁,李凡长.  计算机工程与设计. 2011(12)
[9]基于Kalman滤波的田间导航车辆定位校正方法研究[J]. 黎永键,赵祚喜.  农业装备与车辆工程. 2011(09)
[10]XDNZ630型水稻插秧机GPS自动导航系统[J]. 伟利国,张权,颜华,刘阳春.  农业机械学报. 2011(07)

博士论文
[1]人脸识别中光照处理算法研究[D]. 范春年.南京大学 2011

硕士论文
[1]基于边缘检测的高速铁路设备识别方法研究[D]. 马真.南京邮电大学 2018
[2]基于特征提取的图像配准方法[D]. 董泉.西安电子科技大学 2018
[3]基于双目视觉的农业机器人导航系统研究[D]. 姚恒峰.内蒙古大学 2017
[4]基于并行CNN的不均匀光照破损路面图像分类研究[D]. 王腾娜.长安大学 2017
[5]彩色图像局部不变性特征描述方法研究[D]. 申倩.鲁东大学 2016
[6]田间机器人双目视觉导航算法研究[D]. 赵帅领.内蒙古大学 2016
[7]基于SIFT算法的图像特征点提取与匹配[D]. 崔哲.电子科技大学 2016
[8]田间机器人的双目视觉系统误差分析研究[D]. 李辉.内蒙古大学 2015



本文编号：2999277