一种农机具导航线的提取方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及导航技术领域，具体设及一种农机具导航线的提取方法及系统。
【背景技术】
[0002] 农业机械自动导航技术是精细农业领域的关键技术之一，不仅可W减轻劳动者 的体力劳动，而且可W提高作业效率和精度。农业机械自动导航主要分为GNSS(Global 化vigation Satellite System)导航和机器视觉导航，其中，机器视觉导航成本较低，可W 尽可能的采集作物信息，使用灵活，成为当前研究的热点。机器视觉导航自动获取农田图像 信息，对图像进行分析处理后提取出导航线，作为农业机械自动导航的参考线，然后计算导 航参数控制农业机械的行走作业。
[0003] 农田中早期作物植株不高，由于机械播种，作物行之间基本平行，并且作物行呈现 直线分布且连续，另一方面，作物行呈现明显的绿色，可W在视觉图像中进行区分，所W在 机器视觉导航中通常提取作物行作为导航线。但是，由于农田环境复杂，光照变化、杂草干 扰、阴影遮挡等因素都会影响导航线提取的准确性，
[0004] 传统的机器视觉导航系统多采用化U曲变换进行导航线的提取，该方法可W有效 地对作物行进行直线检测，但存在算法复杂、计算量大等问题。一些研究人员采用最小二乘 法对作物行进行直线检测，该方法检测速度快，但在作物行间杂草噪声较大时，会导致作物 行检测的失败。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种农机导航线的提取方法及系统，该方 法实现了对作物行间杂草的有效滤除，提高了导航线提取的速度和精度。
[0006] 第一方面，本发明提供一种农机具导航线的提取方法，包括：
[0007] 在作物行方向上采集作物的原始图像，并将所述原始图像灰度化处理后再转化为 二值图像；
[000引获取农机采集作物的原始图像时的速度信息，建立所述二值图像与农机速度的模 型，根据所述模型，选取两帖不同的二值图像作为获取农机具导航线的目标图像；
[0009] 将两帖不同的目标图像进行逻辑"与"运算，提取出作物行，进而获取农机具导航 线。
[0010] 可选的，所述在作物行方向上采集作物的原始图像，包括：
[0011] 在所述农机上安装拍摄相机，所述摄像机与作物行的水平方向呈70?80度，通过 所述摄像机采集作物的原始图像。
[0012] 可选的，所述将所述原始图像灰度处理化后再转化为二值图像，包括：
[0013] 对所述原始图像义用2G-R-B方法进行灰度化处理；
[0014] 采用化SU分割方法将灰度化处理后的图像进行分割，得到二值图像。
[0015] 可选的，所述获取农机采集作物的原始图像时的速度信息，包括：
[0016] 在所述农机上安装有速度传感器，通过所述速度传感器获取农机采集作物的原始 图像时的速度信息。
[0017] 可选的，所述建立所述二值图像与农机速度的模型，根据所述模型，选取两帖不同 的二值图像作为获取农机具导航线的目标图像，包括：
[001引根据所述二值图像的帖数和所述农机速度，建立所述二值图像与农机速度的模 型；
[0019] 根据所述模型W及所述农机速度，确定待选取两帖不同的二值图像的相隔帖数 n ；
[0020] 根据所述待选取两帖不同的二值图像的相隔帖数n，选择当前图像与该图像相隔 帖数为n的图像作为获取农机具导航线的目标图像。
[0021] 可选的，所述将两帖不同的目标图像进行逻辑"与"运算，提取出作物行，进而获取 农机具导航线，包括；
[0022] 对所述两帖不同的目标图像进行逻辑"与"运算；
[0023] 采用最小二乘法提取作物行中屯、线，进而获取农机具导航线。
[0024] 第二方面，本发明还提供了一种农机具导航线的提取系统，包括：
[0025] 第一运算单元，用于在作物行方向上采集作物的原始图像，并将所述原始图像灰 度化处理后再转化为二值图像；
[0026] 第二运算单元，用于获取农机采集作物的原始图像时的速度信息，建立所述二值 图像与农机速度的模型，根据所述模型，选取两帖不同的二值图像作为获取农机具导航线 的目标图像；
[0027] 提取单元，用于将两帖不同的目标图像进行逻辑"与"运算，提取出作物行，进而获 取农机具导航线。
[002引可选的，所述第一运算单元，还用于：
[0029] 在所述农机上安装拍摄相机，所述摄像机与作物行的水平方向呈70?80度，通过 所述摄像机采集作物的原始图像；
[0030] 对所述原始图像采用2G-R-B方法进行灰度化处理；
[0031] 采用化SU分割方法将灰度化处理后的图像进行分割，得到二值图像。
[0032] 可选的，所述第二运算单元，还用于：
[0033] 在所述农机上安装有速度传感器，通过所述速度传感器获取农机采集作物的原始 图像时的速度信息；
[0034] 根据所述二值图像的帖数和所述农机速度，建立所述二值图像与农机速度的模 型；
[0035] 根据所述模型W及所述农机速度，确定待选取两帖不同的二值图像的相隔帖数 n ；
[0036] 根据所述待选取两帖不同的二值图像的相隔帖数n，选择当前图像与该图像相隔 帖数为n的图像作为获取农机具导航线的目标图像。
[0037] 可选的，所述提取单元，还用于：
[0038] 对所述两帖不同的目标图像进行逻辑"与"运算；
[0039] 采用最小二乘法提取作物行中屯、线，进而获取农机具导航线。
[0040] 由上述技术方案可知，本发明提供的一种农机具导航线的提取方法及系统，该方 法首先通过采集农田作物原始图像信息，对原始图像进行灰度化、二值化处理，可W有效滤 除部分噪声，将作物与农田区分开来；同时，采集农机速度信息，通过建立的图像与农机速 度模型选择两帖不同的图像，将两帖图像进行逻辑"与"运算提取出作物行，进而提取出导 航线。该方法实现了对作物行间杂草的有效滤除，降低杂草的干扰；提高了导航线提取的精 度。
【附图说明】
[0041] 图1为本发明一实施例提供的一种农机具导航线的提取方法的流程示意图；
[0042] 图2A至图2C为本发明实施例提供的图像处理示意图；
[0043] 图3为本发明实施例提供的根据二值图像与农机速度的模型，获取目标图像的流 程图；
[0044] 图4A至图4B为本发明一实施例提供的相邻区域的原始图像和二值图像示意图；
[0045] 图5为本发明一实施例提供的滤除杂草噪声后的图像示意图；
[0046] 图6为本发明一实施例提供的提取导航线的图像示意图；
[0047] 图7为本发明一实施例提供的一种农机具导航线的提取系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0048] 下面结合附图，对发明的【具体实施方式】作进一步描述。W下实施例仅用于更加清 楚地说明本发明的技术方案，而不能W此来限制本发明的保护范围。
[0049] 图1为本发明一实施例提供的一种农机具导航线的提取方法的流程示意图，如图 1所示，该方法包括W下步骤：
[0化0] 101、在作物行方向上采集作物的原始图像，并将所述原始图像灰度化处理后再转 化为二值图像；
[0051] 102、获取农机采集作物的原始图像时的速度信息，建立所述二值图像与农机速度 的模型，根据所述模型，选取两帖不同的二值图像作为获取农机具导航线的目标图像；
[0052] 103、将两帖不同的目标图像进行逻辑"与"运算，提取出作物行，进而获取农机具 导航线。
[0化3] 上述方法通过采集农田作物原始图像信息，对原始图像进行灰度化、二值化处理， 可W有效滤除部分噪声，将作物与农田区分开来；同时，采集农机速度信息，通过建立的图 像与农机速度模型选择两帖不同的图像，将两帖图像进行逻辑"与"运算提取出作物行，进 而提取出导航线。该方法实现了对作物行间杂草的有效滤除，降低杂草的干扰；提高了导航 线提取的速度和精度。
[0化4] 具体的，上述步骤101具体包括W下步骤：
[0化5] 1011、在所述农机上安装拍摄相机，所述摄像机与作物行的水平方向呈70?80 度，通过所述摄像机采集作物的原始图像，如图2A所示；
[0化6] 1012、对所述原始图像采用2G-R-B方法进行灰度化处理；
[0057] 举例来说，本实施例中选用RGB颜色空间，对图2A所示的原始图像采用2G-R-B方 法进行灰度化处理，得到如图2B所示的图像。
[0化引 1013、采用化SU分割方法将灰度化处理后的图像进行分割，得到二值图像。
[0059] 举例来说，采用化SU分割方法将灰度化处理后的图像图2B进行分割，得到二值图 像，将作物信息从±壤、杂草等背景中提取出来，处理得到图像如图2C所示。
[0060] 上述步骤102具体包括W下步骤：
[0061] 1021、在所述农机上安装有速度传感器，通过所述速度传感器获取农机采集作物 的原始图像时的速度信息；
[0062] 1022、根据所述二值图像的帖数和所述农机速度，建立所述二值图像与农机速度 的模型；
[0063] 具体的，机器视觉导航作业过程中，实时获取的农田作物图像是动态变化的，根据 动态图像中作物行与杂草的分布规律，本发明建立W下约束条件：