基于机器视觉的水面漂浮物收集装置设计及应用研究
发布时间：2022-01-14 10:29
中国水力发电总量居世界首位,水电总装机容量约3.5亿千瓦、年发电量约1.2万亿千瓦时,双双继续稳居世界第一,众多水电站给电站库区清漂工作带来挑战。市场上现有大型的漂浮物收集设备成本高,不利于在这些水域进行长期清漂工作。而市场上现有的小型清漂设备结构较复杂,且智能化程度较低。在对江西省内的部分水电站进行实地调研后,以提高机械智能化为目的,设计了一种小型水面清漂一体化装置。平台利用数字图像技术处理漂浮物目标图像,并采用多传感器冗余技术,用无迹卡尔曼滤波算法将视觉位置信息、GPS信息和IMU信息进行融合,实现了水面漂浮物的识别标记,并自动收集的目的。课题主要研究工作如下:1.搭建了基于视觉+GPS+IMU混合导航的水上收集装置作为实验平台,描述了视觉导航系统的设计思路。2.应用数字图像处理技术对采集到的水面漂浮物图像进行处理识别与标定。首先进行图像的预处理操作,包括图像灰度化、图像去噪滤波和特征选择;最后进行目标分类识别并标定,识别精度为获得目标在图像坐标系下的位置。3.采用两种识别标定方案:方案一,对图像进行预处理和特征选择之后再使用SVM算法进行分类,可达到96.2%的识别率;方案二,直...
【文章来源】：南昌工程学院江西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国内外典型漂浮物收集机和切割器
国外几
第一章绪论5廓[31]，为机器模拟提供一条可行的行驶路线。BakkerT团队也是利用机器视觉技术检测甜菜种植地的轮廓，拟合基础数据给机器路径规划提供帮助[32]。其设计测试的机器实物如图1.2的（b）图所示。O’Connor团队将高精度RTK-GPS应用于农机导航中，最早进行了具有实用价值的研究与探索[33]。使用RTK-GPS为一台拖拉机提供位姿和定位信息。Ortiz团队将基于RTK-GPS的自动导航系统应用于花生收获，并对采用不同种植方式时应自动导航系统的经济效益进行了试验研究。其实验平台如图1.2中的（c）图所示。也有OrtizBV团队利用RTK-GPS来提高花生收获机的定位精度[34]。（a）（b）（c）图1.2国外几种智能农业机械平台Fig.1.2Severalkindsofintelligentagriculturalmachineryplatformsabroad国内农业机械智能化起步较晚，经过一些大学等科研机构的努力和商业公司的制造与推广，现在国内的农业智能化程度显著提高。目前使用视觉图像处理的方法，有利用Hough变换方法的一种直线段检测[25]。刁智华团队采用Hough变换将θ空间的参数范围缩小到45°~135°，在保证视觉导航计算量和导航精度的前提下，提取中间两行农作物的边缘线作为导航基线[35]。在保证精度的同时，减少了计算量。也可以利用垂直投影法规划出机器行驶路径，该方法先利用植物绿色特点，选择绿色阀值对导航路线彩色图像进行灰度化，然后用垂直投影法分割作物目标区域和非作物区域，确定作物行数与行中心线待定位置。孙元义团队利用该方法对棉田图像进行处理获得棉田喷洒农业机器人的导航基准线候选点，他们采用Hough变换的方法提取出导航参数[36]，其实验的平台如图1.3中的（a）图所示。马红霞等用该方法找出导航定位点，并根据定位点位置设置感兴趣区域，然后采用Hough变换在该区域内对导?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于快速区域建议网络的图像多目标分割算法[J]. 黄劲潮. 山东大学学报(工学版). 2018(04)
[2]基于机器视觉的农田机械导航线提取算法研究[J]. 刁智华,王会丹,宋寅卯. 农机化研究. 2015(02)
[3]水草全自动清理船控制系统[J]. 刘会贵,赵德安,孙月平,张军,吴波. 农业机械学报. 2014(S1)
[4]水下收草装置的设计[J]. 张威,许俊军,徐成章,赵俊林,陈伟明. 机械工程师. 2014(08)
[5]基于自适应H∞滤波的组合导航方法研究[J]. 刘晓光,胡静涛,王鹤. 仪器仪表学报. 2014(05)
[6]基于Hough变换的农业机械视觉导航基准线识别[J]. 马红霞,马明建,马娜,林有升. 农机化研究. 2013(04)
[7]小型电动可遥控水草收割机的研制[J]. 陈灏,周莹,许东员. 安徽农业科学. 2010(26)
[8]东方红X-804拖拉机的DGPS自动导航控制系统[J]. 罗锡文,张智刚,赵祚喜,陈斌,胡炼,吴晓鹏. 农业工程学报. 2009(11)
[9]基于Kalman滤波农用车辆导航定位方法[J]. 籍颖,刘兆祥,刘刚,张漫,周建军. 农业机械学报. 2009(S1)
[10]采摘机器人基于支持向量机苹果识别方法[J]. 王津京,赵德安,姬伟,张超. 农业机械学报. 2009(01)
硕士论文
[1]全自动水草清理作业船视觉辅助导航技术研究[D]. 陈旭.江苏大学 2017
本文编号：3588342
【文章来源】：南昌工程学院江西省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国内外典型漂浮物收集机和切割器
国外几
第一章绪论5廓[31]，为机器模拟提供一条可行的行驶路线。BakkerT团队也是利用机器视觉技术检测甜菜种植地的轮廓，拟合基础数据给机器路径规划提供帮助[32]。其设计测试的机器实物如图1.2的（b）图所示。O’Connor团队将高精度RTK-GPS应用于农机导航中，最早进行了具有实用价值的研究与探索[33]。使用RTK-GPS为一台拖拉机提供位姿和定位信息。Ortiz团队将基于RTK-GPS的自动导航系统应用于花生收获，并对采用不同种植方式时应自动导航系统的经济效益进行了试验研究。其实验平台如图1.2中的（c）图所示。也有OrtizBV团队利用RTK-GPS来提高花生收获机的定位精度[34]。（a）（b）（c）图1.2国外几种智能农业机械平台Fig.1.2Severalkindsofintelligentagriculturalmachineryplatformsabroad国内农业机械智能化起步较晚，经过一些大学等科研机构的努力和商业公司的制造与推广，现在国内的农业智能化程度显著提高。目前使用视觉图像处理的方法，有利用Hough变换方法的一种直线段检测[25]。刁智华团队采用Hough变换将θ空间的参数范围缩小到45°~135°，在保证视觉导航计算量和导航精度的前提下，提取中间两行农作物的边缘线作为导航基线[35]。在保证精度的同时，减少了计算量。也可以利用垂直投影法规划出机器行驶路径，该方法先利用植物绿色特点，选择绿色阀值对导航路线彩色图像进行灰度化，然后用垂直投影法分割作物目标区域和非作物区域，确定作物行数与行中心线待定位置。孙元义团队利用该方法对棉田图像进行处理获得棉田喷洒农业机器人的导航基准线候选点，他们采用Hough变换的方法提取出导航参数[36]，其实验的平台如图1.3中的（a）图所示。马红霞等用该方法找出导航定位点，并根据定位点位置设置感兴趣区域，然后采用Hough变换在该区域内对导?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于快速区域建议网络的图像多目标分割算法[J]. 黄劲潮. 山东大学学报(工学版). 2018(04)
[2]基于机器视觉的农田机械导航线提取算法研究[J]. 刁智华,王会丹,宋寅卯. 农机化研究. 2015(02)
[3]水草全自动清理船控制系统[J]. 刘会贵,赵德安,孙月平,张军,吴波. 农业机械学报. 2014(S1)
[4]水下收草装置的设计[J]. 张威,许俊军,徐成章,赵俊林,陈伟明. 机械工程师. 2014(08)
[5]基于自适应H∞滤波的组合导航方法研究[J]. 刘晓光,胡静涛,王鹤. 仪器仪表学报. 2014(05)
[6]基于Hough变换的农业机械视觉导航基准线识别[J]. 马红霞,马明建,马娜,林有升. 农机化研究. 2013(04)
[7]小型电动可遥控水草收割机的研制[J]. 陈灏,周莹,许东员. 安徽农业科学. 2010(26)
[8]东方红X-804拖拉机的DGPS自动导航控制系统[J]. 罗锡文,张智刚,赵祚喜,陈斌,胡炼,吴晓鹏. 农业工程学报. 2009(11)
[9]基于Kalman滤波农用车辆导航定位方法[J]. 籍颖,刘兆祥,刘刚,张漫,周建军. 农业机械学报. 2009(S1)
[10]采摘机器人基于支持向量机苹果识别方法[J]. 王津京,赵德安,姬伟,张超. 农业机械学报. 2009(01)
硕士论文
[1]全自动水草清理作业船视觉辅助导航技术研究[D]. 陈旭.江苏大学 2017
本文编号：3588342
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3588342.html
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