全方位视觉定位系统标识方位角研究 - 农业机械学报.PDF

２０１２年 １２月 农 业 机 械 学 报 第 ４３卷第 １２期 ＤＯＩ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１２．１２．０３３ 全方位视觉定位系统标识方位角研究 １，２ ３ １ ２ ２ 李　明 　芋生宪司　刘仲华 　莫亚武 　吴　彬 （１．国家植物功能成分利用工程技术研究中心，长沙４１０１２８；２．湖南农业大学工学院，长沙 ４１０１２８； ３．东京大学生物环境机械工学研究室，东京 １１３ ８６５７） 　　【摘要】　为保证全方位视觉图像中标识方位角度的计算精度，研究了图像除噪和提取人工标识的算法。采用 低频滤波除噪；计算了图像中红色像素的强度，并设置红色阈值提取红色特征像素，以相邻像素的欧几里得几何距 离来划分像素块，每像素块的重心作为图像中的位置标识；求出图像中标识与相机投影中心的方位角度；在复杂环 境中，采用蓝色块来辅助红色标识判别人工标识。通过图像标识识别实验验证了除噪处理的有效性；并在面积为 ３０ｍ×３０ｍ的室外平地上，进行了定点、直线行驶和传感器倾斜实验。定点实验结果为标识方位角平均绝对误差 和均方根误差平均值分别为 １１２°和２１０°；传感器倾斜实验结果表明５°倾斜对方位角的影响较小；直线行驶的定 位精度约 １０ｃｍ。研究表明算法可行，求出的标识方位角误差较小，运行速度较快和鲁棒性强且定位精度较好。 关键词：全方位视觉　人工标识　图像处理　方位角 中图分类号：Ｓ２４；ＴＰ２４２６＋２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１２）１２０１８１０６ ＬａｎｄｍａｒｋＤｉｒｅｃｔｉｏｎＡｎｇｌｅｆｏｒＯｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ＶｉｓｉｏｎＬｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ １，２ ３ １ ２ ２ ＬｉＭｉｎｇ 　ＫｅｎｊｉＩｍｏｕ　ＬｉｕＺｈｏｎｇｈｕａ　ＭｏＹａｗｕ　ＷｕＢｉｎ （１．ＮａｔｉｏｎａｌＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＩｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓｆｒｏｍＢｏｔａｎｉｃａｌ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０１２８，Ｃｈｉｎａ ２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕｎａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０１２８，Ｃｈｉｎａ ３．ＢｉｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭｅｃｈａｎｉｓｍＬａｂ．，ＴｈｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｏｋｙｏ，Ｔｏｋｙｏ１１３ ８６５７，Ｊａｐａｎ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｉｓｍａｉｎｌｙｄｅｃｉｄｅｄｂｙｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｌａｎｄｍａｒｋｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌａｎｇｌｅｆｏｒｔｈｅ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｍａｃｈｉｎｅｒｙｂａｓｅｄｏｎｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｖｉｓｉｏｎｓｅｎｓｏｒ．Ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｂｏｕｔ ｌｏｗｐａｓｓｆｉｌｔｅｒｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇｎｏｉｓｅａｎｄａｒｔｉｆｉｃｉａｌｌａｎｄｍａｒｋｆｅａｔｕｒｅｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ａｆｔｅｒｅｌｉｍｉｎａｔｉｎｇ ｎｏｉｓｅ，ｔｈｅｒｅｄｐｉｘｅｌｓｉｎｔｅｎｓｉｔｙｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄｔｈｅｒｅｄｌａｎｄｍａｒｋｐｉｘｅｌｓｂｅｙｏｎｄｔｈｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄｗｅｒｅ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＥｕｃｌｉｄｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｎｅｉｇｈｂｏｒｐｉｘｅｌｓ，ｔｈｅｓｍａｌｌａｒｅａｏｆｐｉｘｅｌｓｗ