基于双目视觉的无人喷雾机行人识别与避障路径规划研究

发布时间：2023-03-05 00:18

　　果园经济作物的种植面积较大,传统的采用人工对果园喷雾施药的方式存在着效率低、劳动强度高、易中毒等问题,为了提高果园喷雾作业效率,减少劳动力成本,减少药液对劳动人员的危害,喷雾机向无人化作业方向发展。为了保证喷雾机无人化作业的安全性,必须要有可靠的障碍物检测与避障功能,本课题为实现无人喷雾机在果园中的自主施药作业,对果园中存在的行人这一类障碍物的检测和避障路径规划进行研究以保证无人喷雾机在喷雾作业任务中不会造成人身安全事故。主要研究内容如下:(1)设计了无人喷雾机的控制系统。该系统主要包括数据采集及处理系统、运动控制系统两部分。数据采集及处理系统采用双目视觉传感器获取工作场景的图像信息,由嵌入式AI计算机对数据进行处理得到障碍物的空间位置信息并完成避障路径规划任务。运动控制系统通过主控处理器接收上位机的控制信息并实时获取底层硬件传感器的信息形成控制指令发送给底层的驱动器控制喷雾机的行驶。(2)提出了改进的基于深度学习的SSD(Single Shot multibox Detector,单次多重检测器)目标检测算法并结合双目视觉系统完成对行人障碍物的空间位置检测。采用轻量化网络Mobile...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 行人检测技术研究现状
        1.2.2 避障路径规划技术研究现状
    1.3 论文主要研究内容及章节安排
第2章 无人喷雾机感知与控制系统
    2.1 无人喷雾机整机结构
    2.2 ZED双目视觉系统
    2.3 嵌入式AI计算机
    2.4 感知与控制系统
    2.5 本章小结
第3章 基于改进SSD的行人检测算法研究
    3.1 SSD目标检测模型
        3.1.1 基础网络
        3.1.2 辅助网络
        3.1.3 损失函数
    3.2 反向残差结构及其改进
        3.2.1 反向残差结构
        3.2.2 MobileNet V2 网络模型
        3.2.3 改进的反向残差结构
    3.3 改进的SSD目标检测模型
    3.4 双目视觉系统重建空间位置
        3.4.1 相机坐标系系统
        3.4.2 相机映射原理
        3.4.3 三维重建基本原理
        3.4.4 ZED相机标定参数
    3.5 试验验证与结果分析
        3.5.1 试验数据集
        3.5.2 模型训练
        3.5.3 模型表现性能分析
        3.5.4 双目视觉系统试验
    3.6 本章小结
第4章 无人喷雾机避障路径规划研究
    4.1 无人喷雾机的全局路径规划
        4.1.1 建立果园环境模型
        4.1.2 无人喷雾机全局路径规划
    4.2 无人喷雾机局部避障路径规划
        4.2.1 局部避障路径规划流程
        4.2.2 人工势场法基本原理
        4.2.3 人工势场法存在的缺陷
        4.2.4 改进的人工势场法
        4.2.5 局部避障路径优化
    4.3 仿真实验与结果分析
        4.3.1 改进的人工势场法仿真试验
        4.3.2 路径优化仿真试验
        4.3.3 试验结果分析
    4.4 室外实验验证与结果分析
        4.4.1 实验方案
        4.4.2单个障碍物实验
        4.4.3多个障碍物实验
        4.4.4 实验结果分析
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 论文工作总结
    5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
在学期间发表的学术论文及其他科研成果



本文编号：3755302