基于Kinect的果园精准喷施关键技术研究

发布时间：2023-09-21 19:23

　　在果树的生长过程中,经常会发生各类病虫害。常用的防治方法就是化学防治。化学防治在使用过程中,如果方法不当,会造成农药残留,对周围环境造成污染。对靶喷药技术的核心是获取靶标信息,实现按需施药,提高农药喷施效率。靶标探测技术主要面临几个问题:(1)激光雷达靶标探测技术系统复杂;(2)超声传感靶标探测技术成本高;(3)红外光靶标探测技术探测距离有限;(4)机器视觉靶标探测技术响应速度慢。针对这些问题,使用微软Kinect设备获取果树视频,将彩色和深度信息优势融合在一起,利用图像分割检测出果树叶墙区域(Leaf-Wall-Area,LWA),创新提出由LWA的平均距离和LWA密度组成的精准喷施算法,可自动调整喷头的喷洒距离和农药的喷施量;并且提出了基于样条区域的叶墙区域(LWA)平均距离计算方法以及基于路径偏差的喷施路径规划方法,实现了葡萄园精准喷施路径规划,最终达到果树精准喷施效果。主要工作如下:1.针对LWA的检测容易受复杂背景影响的问题,提出了将彩色和深度信息优势融合在一起的LWA检测及分割方法。提出了实验条件和实验系统的设计方案,通过图像的预处理算法,彩色分层、图像分割等,完成对从果园...

【文章页数】：106 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 研究内容和方法
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法
        1.3.3 算法流程图
    1.4 本文的组织结构
2 果树叶墙区域面积LWA检测技术综述
    2.1 果树叶墙区域面积LWA的定义
    2.2 LWA剂量表达式
    2.3 剂量的广泛性
    2.4 LWA的应用研究
    2.5 本章小结
3 喷施设备及视频图像采集部分的硬件搭建
    3.1 喷施设备的搭建
        3.1.1 实验材料和条件
        3.1.2 喷施喷头的设计
        3.1.3 检测实验设备
    3.2 视频图像采集部分的硬件设计
        3.2.1 Kinect设备型号及结构
        3.2.2 Kinect在农业中的应用
    3.3 视频图像采集部分的软件设计
        3.3.1 配置开发环境
        3.3.2 视频图像转换及采集
        3.3.3 景深数据处理
    3.4 本章小结
4 LWA检测及分割方法
    4.1 LWA区域检测基本原理
        4.1.1 检测LWA的相关研究
        4.1.2 预处理算法
        4.1.3 目标树的提取
    4.2 实验结果与讨论
    4.3 LWA区域检测方法
    4.4 本章小结
5 LWA密度检测算法及分析
    5.1 LWA密度检测算法
    5.2 实验结果与讨论
        5.2.1 同一棵树不同位置得到的LWA密度数据的讨论
        5.2.2 LWA密度实验结果讨论
    5.3 本章小结
6 最佳喷施距离测算方法
    6.1 问题的提出
    6.2 LWA平均距离数学模型
    6.3 最佳喷施距离公式
    6.4 实验结果分析与讨论
        6.4.1 LWA平均距离的实验和分析
        6.4.2 最佳喷施距离结果与分析
    6.5 本章小结
7 喷施路径规划算法
    7.1 问题的提出
    7.2 喷施控制软件框架设计
    7.3 喷施参数估计及路径规划方法
        7.3.1 LWA分割算法
        7.3.2 基于样条区域的LWA平均距离检测方法
        7.3.3 喷施路径规划方法
        7.3.4 喷施距离测算
        7.3.5 路径偏差计算
        7.3.6 路径矫正及规划线的生成
    7.4 喷施系统实验结果及分析
        7.4.1 系统测试环境
        7.4.2 算法处理速度检测试验
        7.4.3 喷施距离测算结果及对比分析
        7.4.4 路径偏差计算结果及分析
    7.5 本章小结
8 结论与展望
    8.1 研究结论
    8.2 主要创新点
    8.3 展望
参考文献
在读期间发表的学术论文
作者简介
致谢



本文编号：3848242