田间作物对靶喷施机器人关键技术研究

发布时间：2016-11-07 20:19

本文关键词：田间作物对靶喷施机器人关键技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《中国农业大学》 2015年

田间作物对靶喷施机器人关键技术研究

马锃宏

【摘要】：作物喷施是农业生产过程中的重要环节。为实现喷施药剂的高效利用,本文以田间移栽种植的花椰菜为对象,展开田间作物对靶喷施机器人关键技术研究,提出了作物和作物行视觉信息获取方法,设计了基于自主横移辅助人工驾驶的对行控制方法、以及基于机器视觉的作物对靶喷施控制方法。在此基础上研制了对靶喷施机器人系统,并进行了试验与分析。主要研究内容与结果如下： (1)研究了基于颜色和作物分布特征的作物识别与定位方法。采用(G-R)(G-B)固定阈值对作物图像进行背景分割,对分割后的图像行向投影或列向投影得到像素直方图,采用最大类间方差求出像素直方图中波峰波谷的分割阈值,对阈值以上的像素直方图全搜索找出波峰区域边界,即为作物行或作物区域边界。根据移栽种植具有行距相等的特征,设计了与行距最大匹配度的滤波方法,使图像检测作物行数与实际作物行数相匹配,保证了后续图像处理的正确进行。对多帧作物图像进行作物识别试验的结果表明,算法平均耗时为18ms,平均正确识别率为94.93%,平均错误识别率为5.07%。 (2)研究了基于最小二乘法的作物行中心线提取方法。采用投影搜索法识别与定位各作物区域边界,对各作物区域同向边界求均值确定作物中心坐标,以图像中间作物行区域内所有作物中心为数据点,采用最小二乘法拟合直线,该方法准确度高,耗时短。 (3)研究了基于自主横移辅助人工驾驶的对行控制方法。通过驾驶转向信息指示作业人员操作拖拉机驾驶转向调整拖拉机相对垄畦位姿,同时消除较大的对行偏差,采用基于机器视觉的自主横移进一步消除对行偏差,从而实现辅助人工驾驶对行控制。依次进行“人工驾驶对行”、“驾驶指示辅助人工驾驶对行”以及“驾驶指示和自主横移辅助人工驾驶对行”3步试验,结果表明,前进速度为0.161m/s时,对行偏距均值依次为42mm、30mm、20mm。 (4)研究了基于机器视觉的对靶喷施控制方法。采用机器视觉检测喷头作物间距和作物冠宽,融合实时测速和计时定位喷头与作物区域边界的相对位置,定时控制喷头靠近作物时开启喷施,离开作物时关闭喷施,实现作物对靶喷施。对靶喷施试验结果表明,前进速度为0.609m/s时,有效喷施率为85.88%,误喷率为11.76%。 (5)研制了田问作物对靶喷施机器人系统,主要由视觉系统、横移机构、喷施水路、控制系统、拖拉机动力等构成。设计了以汽油发电机为主的多级电源结构,为控制系统提供电源,并对拖拉机一路液压输出改造设计为两路输出,分别提供横移机构和前置三点悬挂的液压动力源。对行和对靶喷施综合试验结果表明,前进速度为0.609m/s时,有效喷施率为81.18%,误喷率为15.29%。

【关键词】：
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S49;TP242
【目录】：

下载全文更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库前10条

1 肖世盛;;蔬菜缺素症状及叶面施肥技术[J];现代农业科技;2009年21期

2 邹华燕;;我国农药对环境的影响现状及对策[J];现代农业科技;2010年16期

3 王树芳;;农作物叶面施肥的作用及技术[J];现代农业科技;2011年03期

4 冯国良,李太福,钟秉翔,刘玉成,李膺;纯滞后控制系统采样周期的选择[J];重庆大学学报(自然科学版);2003年06期

5 丁凡;姚健娣;笪靖;崔剑;张策;;高速开关阀的研究现状[J];中国工程机械学报;2011年03期

6 傅锡敏;薛新宇;;基于我国施药技术与装备现状的发展思路[J];中国农机化;2008年06期

7 邓巍;何雄奎;张录达;曾爱军;宋坚利;邹建军;;自动对靶喷雾靶标红外探测研究[J];光谱学与光谱分析;2008年10期

8 陈树人;栗移新;毛罕平;沈宝国;张玉珠;陈斌;;基于光谱分析技术的作物中杂草识别研究[J];光谱学与光谱分析;2009年02期

9 蒋红梅;;计算机控制系统中采样周期的确定[J];工业控制计算机;2005年11期

10 吴敏;农药污染对土壤的影响及防治措施[J];耕作与栽培;2003年06期

【共引文献】

中国期刊全文数据库前10条

1 王涛;何金戈;廖宇兰;李粤;梁栋;;植物保护喷雾机械的发展研究状况综述[J];安徽农学通报;2008年21期

2 李秋菊;;不同浓度氨基酸叶面肥对大白菜生长的影响[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年09期

3 刘汝英;潘淑颖;孙长春;徐保民;齐君;;不同土壤类型对纳米TiO_2的吸附性研究[J];安徽农业科学;2006年18期

4 安爱琴;聂永芳;王宏强;;机器视觉技术在农业工程中的应用[J];安徽农业科学;2007年07期

5 安爱琴;余泽通;王宏强;聂永芳;;机器视觉技术在农业机械上的应用[J];安徽农业科学;2007年12期

6 邵刚;毛罕平;;农业机械机器视觉导航研究进展[J];安徽农业科学;2007年14期

7 李伟华;袁仲;张慎举;;农业面源污染现状与控制措施[J];安徽农业科学;2007年33期

8 马兆敏;胡波;黄玲;李克俭;;利用机器视觉识别杂草图像特征的研究进展[J];安徽农业科学;2008年07期

9 马兆敏;胡波;黄玲;李克俭;;杂草识别中图像分割技术的研究进展[J];安徽农业科学;2008年19期

10 赵博;毛恩荣;毛文华;;农用车辆视觉导航系统的设计[J];安徽农业科学;2010年16期

中国重要会议论文全文数据库前10条

1 贾兵;衡伟;刘莉;叶振风;朱立武;;砀山酥梨叶片矿质元素含量年变化及其相关性分析[A];梨科研与生产进展（五）[C];2011年

2 黄进;胡英;马孜;汪洋;;弧形扫描系统关键技术研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

3 刘伟锋;张卓;王延江;;基于光线衰减的深度获取方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年

4 李学东;全权;蔡开元;;双目鱼眼摄像机噪声分析与外参标定[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年

5 金晅宏;戴曙光;穆平安;;机器视觉在汽车前照灯配光检测系统中的应用研究[A];第十三届全国汽车检测技术年会论文集[C];2009年

6 赵越;江南;;基于最小二乘法的摄像机标定参数非线性优化[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年

7 张春龙;黄小龙;刘卫东;张妍;李南;张俊雄;李伟;;基于机器视觉的锄草机器人信息获取方法研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年

8 杨飞;刘刚;刘寅;孟庆宽;王泷;刘兆祥;;基于机器视觉的农机具自动导航系统[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年

9 李军政;李明;;基于全方位视觉定位系统四标识定位算法研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年

10 唐文冰;张彦娥;张东兴;李民赞;;基于双目立体视觉的玉米雄穗识别与定位研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年

中国博士学位论文全文数据库前10条

1 王玉全;基于全景视觉的移动机器人同时定位与地图创建方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年

3 时长江;豆科类杂草种子图像识别系统研究[D];中国海洋大学;2009年

4 陈志国;基于群体智能的机器视觉的关键技术研究[D];江南大学;2010年

5 陆军;喷雾药液在靶标植株上的沉积与润湿研究[D];江苏大学;2010年

6 李先锋;基于特征优化和多特征融合的杂草识别方法研究[D];江苏大学;2010年

7 石媛媛;基于数字图像的水稻氮磷钾营养诊断与建模研究[D];浙江大学;2011年

8 杨承;日盲型紫外探测和直升机着舰光电助降技术的研究[D];电子科技大学;2010年

9 雷波;直线边缘光学精密测量系统研究与开发[D];武汉理工大学;2010年

10 邵咏妮;水稻生长生理特征信息快速无损获取技术的研究[D];浙江大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库前10条

1 樊俊;Nutrivant叶面肥对油菜和小白菜产量品质的影响[D];华中农业大学;2010年

2 马彦平;基于数字图像的冬小麦、夏玉米长势远程动态监测技术研究[D];华中农业大学;2010年

3 李承力;丹江口库区作物轮作系统生产力和养分流失特征及麦套稻施肥研究[D];华中农业大学;2010年

4 饶吉来;基于图像处理的型面联接件检测技术研究[D];河南理工大学;2010年

5 孙静;基于双目立体视觉的多相机三维重建技术实现[D];山东科技大学;2010年

6 宗雯雯;基于双目立体视觉的特征点匹配关键技术研究与应用[D];山东科技大学;2010年

7 管泽鑫;基于图像的水稻病害识别方法的研究[D];浙江理工大学;2010年

8 汪安国;基于结构光的鞋底信息提取与机器人喷胶轨迹生成方法的研究[D];浙江理工大学;2010年

9 杨阳;氮素形态对葡萄生长发育的影响[D];山东农业大学;2010年

10 杨雪娇;点云的边界提取及角点检测算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库前10条

1 唐学友,李世华;低容量喷雾技术的应用效益[J];安徽农业科学;1996年02期

2 肖军;赵景波;;农药污染对生态环境的影响及防治对策[J];安徽农业科学;2005年12期

3 邵刚;毛罕平;;农业机械机器视觉导航研究进展[J];安徽农业科学;2007年14期

4 刘长林;张铁中;杨丽;;果蔬采摘机器人研究进展[J];安徽农业科学;2008年13期

5 薛金林;徐丽明;;多功能农业机器人及其关键技术分析[J];安徽农业科学;2009年15期

6 何光好;我国农药污染的现状与对策[J];现代农业科技;2005年06期

7 崔海英;;农业面源污染的成因与治理措施[J];现代农业科技;2008年11期

8 陈德辉;;叶面肥及生物菌肥施用技术[J];现代农业科技;2010年13期

9 霍增起;;测土配方施肥技术发展现状及新模式[J];现代农业科技;2012年11期

10 金平,王雁,王金辉;农膜污染与防治对策[J];安徽技术师范学院学报;2003年01期

中国重要会议论文全文数据库前1条

1 程灿军;谭志强;;电液数字控制系统在板带纠偏控制中的应用[A];2010钢材质量控制技术、形状、尺寸精度、表面质量控制与改善学术研讨会文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库前1条

1 马艳勇;[N];河南科技报;2007年

中国博士学位论文全文数据库前1条

1 潘家志;基于光谱和多光谱数字图像的作物与杂草识别方法研究[D];浙江大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库前7条

1 龙满生;玉米苗期杂草识别的机器视觉研究[D];西北农林科技大学;2002年

2 贺玉海;柴油机中压共轨液力增压式电控燃油喷射系统的研究[D];武汉理工大学;2005年

3 钱丹;作物与杂草识别中图像分割影响因素的研究[D];江苏大学;2006年

4 胡波;杂草识别中图像特征的优化及识别算法的研究[D];江苏大学;2007年

5 侯学贵;除草机器人杂草识别与视觉导航技术研究[D];南京林业大学;2007年

6 张玉珠;基于多光谱图像机器视觉的棉田杂草识别研究[D];江苏大学;2008年

7 赵德升;基于机器视觉的精确喷施智能除草装置杂草实时识别技术[D];江苏大学;2009年

【相似文献】

中国期刊全文数据库前7条

1 邱国雄,郭保杰;以射线透过率估测田间作物鲜重[J];核技术;1979年03期

2 韦石泉;作物病毒病专题③ 田间作物病毒病是什么样的?[J];新农业;1991年03期

3 李颖;陈怀亮;;田间作物杂草识别的最优遥感测量尺度[J];农业工程学报;2013年16期

4 丛振涛,倪广恒,雷志栋;用于田间作物—水分关系研究的ThuSPAC模型[J];沈阳农业大学学报;2004年Z1期

5 余常生;;石家庄地区农科所又有两项研究通过鉴定[J];河北农业科学;1990年03期

6 刘玉升;;赤眼蜂及其应用前景[J];农药市场信息;2008年23期

7 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库前1条

1 丛振涛;倪广恒;雷志栋;;用于田间作物—水分关系研究的ThuSPAC模型[A];中国农业工程学会农业水土工程专业委员会第三届学术研讨会论文集[C];2004年

中国重要报纸全文数据库前3条

1 记者罗臻;[N];黄石日报;2009年

2 通讯员张开宝记者夏树;[N];农民日报;2003年

3 苏宏流;[N];中国特产报;2003年

中国博士学位论文全文数据库前1条

1 马锃宏;田间作物对靶喷施机器人关键技术研究[D];中国农业大学;2015年

中国知网广告投放