基于机器视觉的喷药机田间自行走控制研究
发布时间：2021-01-25 01:51
植保机械对病虫草害的防治发挥着极其重要的作用。虽然近年来我国植保机械取得了诸多成果,但仍不能满足当前农业发展的需要。由于大面积机械化作业需求的不断增多以及农村劳动力的不断流失,因此,植保机械的自动化、智能化改造对于解决当前面临的难题具有重要意义。基于以上原因,本文以喷药机田间自行走控制为研究对象。从田间行走道路图像处理和喷药机自行走控制两方面出发,对田间行走道路图像的预处理方法和道路中心位置确定方法进行了研究,为喷药机自行走控制提供偏移数据;同时,通过实验对图像分割效果和田间自行走效果等进行了研究,主要结论如下:（1）图像预处理主要包括色彩空间选择、灰度化处理、滤波处理和阈值分割等,该部分直接影响到图像后处理部分的稳定性和准确性。分析表明:a.YCb Cr色彩空间实时性好、光照适应强且对复杂道路具有较强分割能力;b.分量法简单、快速、效果较好;c.双边滤波的效果最好但实时性最差,中值滤波较双边滤波效果稍差但实时性较好,而均值和高斯滤波实时性虽好但效果很差;d.最大类间方差法简单、高效和便于理解且对于该田间道路图像的分割效果较好。（2）行走道路中心位置主要通过对预处理后的图像进行像素统计...
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 文献综述
1.1 植保机械与农业病虫害防治
1.2 国内外植保机械的研究现状
1.2.1 国外植保机械研究现状
1.2.2 国内植保机械研究现状
1.3 国内植保机械的存在的问题
1.4 国内植保机械发展趋势
第2章 绪论
2.1 研究的目的及意义
2.2 研究的主要内容
第3章 田间行走道路图像处理研究
3.1 图像处理路线
3.2 色彩空间的分类及选择
3.2.1 RGB色彩空间
3.2.2 HSI色彩空间
3.2.3 YCb Cr色彩空间
3.2.4 色彩空间选择及实现
3.3 灰度化处理
3.4 图像分割
3.4.1 常用分割技术
3.4.2 最大类间方差法
3.5 滤波处理
3.5.1 均值滤波
3.5.2 高斯滤波
3.5.3 双边滤波
3.5.4 中值滤波
3.5.5 各类滤波方法的比较选择
3.6 行走道路中心位置确定
3.6.1 像素统计
3.6.2 高斯拟合确定行走道路中心位置
3.6.3 人为确定行走道路中心位置
3.6.4 中心位置误差及实际误差距离计算
3.7 喷药机偏移判定
3.8 本章小结
第4章 喷药机整机设计
4.1 喷药机整机组成
4.2 图像采集部分
4.3 驱动及转向部分
4.3.1 前轮转向部分
4.3.2 后轮驱动部分
4.4 本章小结
第5章 喷药机自行走控制设计研究
5.1 自行走控制系统组成
5.1.1 田间行走道路图像处理部分
5.1.2 驱动及转向控制部分
5.2 PLC系统设计
5.2.1 PLC功能配置
5.2.2 控制系统的I/O分配
5.2.3 喷药机电气控制电路设计
5.2.4 PLC程序设计
5.3 力控组态的设计
5.3.1 I/O设备添加
5.3.2 数据库管理设计
5.3.3 组态界面设计
5.3.4 功能变量设计
5.4 Simulink与力控组态的OPC通讯
5.4.1 OPC技术
5.4.2 Simulink与力控组态的OPC连接
5.5 Simulink控制系统设计
5.5.1 Simulink建模
5.5.2 田间行走道路图像处理系统
5.5.3 自行走控制系统
5.6 本章小结
第6章 喷药机田间实验研究
6.1 图像分割效果及行走道路中心位置确定实验
6.1.1 实验方案及评价指标
6.1.2 普通道路实验结果及分析
6.1.3 复杂道路实验结果及分析
6.1.4 各道路类型实验结果对比分析
6.2 喷药机田间自行走实验
6.2.1 实验方案
6.2.2 实验结果测量及分析
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
发表的论文及参加的课题
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于激光雷达与机器视觉相结合的植保机械导航方式的研究[J]. 张永泽,艾长胜. 科技尚品. 2016(01)
[2]作物航空喷施作业质量评价及参数优选方法[J]. 廖娟,臧英,周志艳,罗锡文. 农业工程学报. 2015(S2)
[3]基于机器视觉的目标识别方法研究[J]. 王靖,李少华,谢守勇. 西南师范大学学报(自然科学版). 2015(06)
[4]我国高效植保机械应用现状及发展展望[J]. 周海燕,杨炳南,严荷荣,杨学军. 农业工程. 2014(06)
[5]自走式玉米高地隙喷雾机底盘系统设计研究[J]. 冯静安,王卫兵,陈永成,张泽龙,闫斌. 农机化研究. 2014(07)
[6]3WF-1800型牵引式喷雾机的设计[J]. 杨彪. 农业开发与装备. 2014(04)
[7]航空施药中雾滴沉积传感器系统设计与实验[J]. 张瑞瑞,陈立平,兰玉彬,徐刚,阚杰,张东彦. 农业机械学报. 2014(08)
[8]结合暗通道原理和双边滤波的遥感图像增强[J]. 周雨薇,陈强,孙权森,胡宝鹏. 中国图象图形学报. 2014(02)
[9]迪尔新型R4038自走式喷药机简介[J]. 熊辉. 现代化农业. 2014(01)
[10]中国农业航空植保产业技术创新发展战略[J]. 周志艳,臧英,罗锡文,Lan Yubin,薛新宇. 农业工程学报. 2013(24)
博士论文
[1]喷药机器人杂草识别与导航参数获取方法研究[D]. 唐晶磊.西北农林科技大学 2010
硕士论文
[1]高地隙喷药机设计及其变量施药系统研究[D]. 李锟.哈尔滨理工大学 2015
[2]基于中值滤波和小波变换的图像去噪算法研究[D]. 田流芳.河北大学 2014
[3]自走式喷药机整体结构和控制系统设计[D]. 刘鹏.青岛理工大学 2014
[4]基于机器视觉的甘蓝识别及定位研究[D]. 李少华.西南大学 2014
[5]双边滤波理论及其在遥感图像处理中的应用研究[D]. 蒋辉.西南交通大学 2014
[6]农作物病虫害专业化防治服务体系构建研究[D]. 黎奇林.湖南农业大学 2013
[7]分水岭算法在图像分割中的应用研究[D]. 张毅.广东工业大学 2013
[8]双边滤波算法的快速实现及其在图像处理的应用[D]. 李俊峰.南方医科大学 2013
[9]图像阈值分割算法研究[D]. 谢鹏鹤.湘潭大学 2012
[10]基于计算机视觉的道路识别方法的研究[D]. 董瑞先.青岛大学 2010
本文编号：2998323
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 文献综述
1.1 植保机械与农业病虫害防治
1.2 国内外植保机械的研究现状
1.2.1 国外植保机械研究现状
1.2.2 国内植保机械研究现状
1.3 国内植保机械的存在的问题
1.4 国内植保机械发展趋势
第2章 绪论
2.1 研究的目的及意义
2.2 研究的主要内容
第3章 田间行走道路图像处理研究
3.1 图像处理路线
3.2 色彩空间的分类及选择
3.2.1 RGB色彩空间
3.2.2 HSI色彩空间
3.2.3 YCb Cr色彩空间
3.2.4 色彩空间选择及实现
3.3 灰度化处理
3.4 图像分割
3.4.1 常用分割技术
3.4.2 最大类间方差法
3.5 滤波处理
3.5.1 均值滤波
3.5.2 高斯滤波
3.5.3 双边滤波
3.5.4 中值滤波
3.5.5 各类滤波方法的比较选择
3.6 行走道路中心位置确定
3.6.1 像素统计
3.6.2 高斯拟合确定行走道路中心位置
3.6.3 人为确定行走道路中心位置
3.6.4 中心位置误差及实际误差距离计算
3.7 喷药机偏移判定
3.8 本章小结
第4章 喷药机整机设计
4.1 喷药机整机组成
4.2 图像采集部分
4.3 驱动及转向部分
4.3.1 前轮转向部分
4.3.2 后轮驱动部分
4.4 本章小结
第5章 喷药机自行走控制设计研究
5.1 自行走控制系统组成
5.1.1 田间行走道路图像处理部分
5.1.2 驱动及转向控制部分
5.2 PLC系统设计
5.2.1 PLC功能配置
5.2.2 控制系统的I/O分配
5.2.3 喷药机电气控制电路设计
5.2.4 PLC程序设计
5.3 力控组态的设计
5.3.1 I/O设备添加
5.3.2 数据库管理设计
5.3.3 组态界面设计
5.3.4 功能变量设计
5.4 Simulink与力控组态的OPC通讯
5.4.1 OPC技术
5.4.2 Simulink与力控组态的OPC连接
5.5 Simulink控制系统设计
5.5.1 Simulink建模
5.5.2 田间行走道路图像处理系统
5.5.3 自行走控制系统
5.6 本章小结
第6章 喷药机田间实验研究
6.1 图像分割效果及行走道路中心位置确定实验
6.1.1 实验方案及评价指标
6.1.2 普通道路实验结果及分析
6.1.3 复杂道路实验结果及分析
6.1.4 各道路类型实验结果对比分析
6.2 喷药机田间自行走实验
6.2.1 实验方案
6.2.2 实验结果测量及分析
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
发表的论文及参加的课题
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于激光雷达与机器视觉相结合的植保机械导航方式的研究[J]. 张永泽,艾长胜. 科技尚品. 2016(01)
[2]作物航空喷施作业质量评价及参数优选方法[J]. 廖娟,臧英,周志艳,罗锡文. 农业工程学报. 2015(S2)
[3]基于机器视觉的目标识别方法研究[J]. 王靖,李少华,谢守勇. 西南师范大学学报(自然科学版). 2015(06)
[4]我国高效植保机械应用现状及发展展望[J]. 周海燕,杨炳南,严荷荣,杨学军. 农业工程. 2014(06)
[5]自走式玉米高地隙喷雾机底盘系统设计研究[J]. 冯静安,王卫兵,陈永成,张泽龙,闫斌. 农机化研究. 2014(07)
[6]3WF-1800型牵引式喷雾机的设计[J]. 杨彪. 农业开发与装备. 2014(04)
[7]航空施药中雾滴沉积传感器系统设计与实验[J]. 张瑞瑞,陈立平,兰玉彬,徐刚,阚杰,张东彦. 农业机械学报. 2014(08)
[8]结合暗通道原理和双边滤波的遥感图像增强[J]. 周雨薇,陈强,孙权森,胡宝鹏. 中国图象图形学报. 2014(02)
[9]迪尔新型R4038自走式喷药机简介[J]. 熊辉. 现代化农业. 2014(01)
[10]中国农业航空植保产业技术创新发展战略[J]. 周志艳,臧英,罗锡文,Lan Yubin,薛新宇. 农业工程学报. 2013(24)
博士论文
[1]喷药机器人杂草识别与导航参数获取方法研究[D]. 唐晶磊.西北农林科技大学 2010
硕士论文
[1]高地隙喷药机设计及其变量施药系统研究[D]. 李锟.哈尔滨理工大学 2015
[2]基于中值滤波和小波变换的图像去噪算法研究[D]. 田流芳.河北大学 2014
[3]自走式喷药机整体结构和控制系统设计[D]. 刘鹏.青岛理工大学 2014
[4]基于机器视觉的甘蓝识别及定位研究[D]. 李少华.西南大学 2014
[5]双边滤波理论及其在遥感图像处理中的应用研究[D]. 蒋辉.西南交通大学 2014
[6]农作物病虫害专业化防治服务体系构建研究[D]. 黎奇林.湖南农业大学 2013
[7]分水岭算法在图像分割中的应用研究[D]. 张毅.广东工业大学 2013
[8]双边滤波算法的快速实现及其在图像处理的应用[D]. 李俊峰.南方医科大学 2013
[9]图像阈值分割算法研究[D]. 谢鹏鹤.湘潭大学 2012
[10]基于计算机视觉的道路识别方法的研究[D]. 董瑞先.青岛大学 2010
本文编号：2998323
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