服务于棉田环境感知的智能车控制技术研究
随着智慧农业概念的提出,农业生产逐渐向着工业化和智能化的方向发展。因为棉田内部环境复杂、陇间距离窄小,不利于人工进入棉田内部查看情况,所以对可以用于帮助服务棉田环境感知的智能车进行控制技术研究。该控制技术是基于机器视觉,结合模糊控制法和PWM调速系统控制智能车的自主行驶与转向。本研究主要分为以下三个方面:（1）棉田路径图像的特征增强。因为棉田行间路径为非结构化道路,所以需要对棉田中的路径特征进行增强,提高智能车提取航线时的效率。对路径特征进行增强需要对采集的图像进行预处理、分割和形态学填充等操作。图像预处理分为在HSV色彩空间的动态高斯同态滤波器对采集的局部棉田路径图像进行光照补偿,削弱光照因素对棉田路径识别的影响;将转换回RGB色彩空间的路径图像采用超绿特征值法进行灰度化处理,使棉株与路径更好的分离;用中值滤波抑制和消除图像中的噪声三步。图像分割是用最大类间方差法将预处理后的图像中的路径与背景分离,最后对图像进行形态学填充,突出路径轮廓从而实现对图中路径特征的增强。（2）提取棉田路径中的导航线。先用轮廓查找法和最小二乘法对增强的棉田路径图像进行路径区域提取,使路径边缘连贯且清晰化。再针对智能车行驶过程中实时性和准确性的要求,提出了基于质心法和最小二乘法的导航线提取方法,提取路径区域的多个质心,用最小二乘法对多个质心点进行二次曲线的拟合,拟合后的曲就是智能车行驶过程中自动规划的导航线。（3）控制智能车对导航线进行跟踪。用模糊控制算法与PWM调速系统,控制智能车沿着提取的航线进行路径跟踪行驶与转向。在智能车的导航线左右两侧选取两点作为模糊控制器的输入,制定模糊控制器的控制原理,对电机的PWM占空比进行优化,降低智能车与导航线之间的横向差,使智能车能够准确沿着导航线自动行驶。对智能车的摄像头进行标定,进行智能车的导航线跟踪控制实验,实验中智能车偏离导航线的误差小,说明基于机器视觉,结合模糊控制算法和PWM调速系统控制智能车在棉田自主行驶与转向的可行性。
- 作者：
- 周萍
- 学位授予单位：
- 塔里木大学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2022年
- 导师姓名：
- 陈立平
- 中图分类号：
- S126；TP391.41
- 关键词：
- 棉田路径；智能车；图像识别与增强；导航线提取；路径跟踪
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