1、插秧機導航是精準農業(yè)的發(fā)展要求。然而目前文獻中所記載的插秧機導航研究,主要是針對乘坐式插秧機,對于同樣具有較高適用性的小型插秧機(步行式),其導航研究還未見有相關資料報道;另外,與GPS等導航方法相比,在小型插秧機上采用機器視覺導航具有更好的使用靈活性。為此本文針對小型插秧機的視覺導航做了如下研究:
　　 1)秧苗與背景土壤間的分割
　　 分析各種顏色空間與顏色因子(EXG、CIVE)用于實現圖像灰度化;分析各種閾值提取

2、方法用于實現灰度圖像二值化。最終得到CIVE灰度級與OTSU方法的組合能較優(yōu)實現圖像分割。為減少捕獲圖片因光照、周圍環(huán)境等因素變化而帶來的信息丟失,研究采用自適應閾值與全局閾值進行加權組合的方法來完成圖像分割。對于圖像降噪則考慮采用形態(tài)學腐蝕方法實現。
　　 2)秧苗行的識別與導航信息提取
　　 通過Hough變換進行秧苗行的提取,并根據秧苗行在圖像中成像特點,開展了導航基準線的選擇研究;采用張正友的攝像頭標定方法進行攝

3、像頭標定,并介紹了如何利用OpenCV中的有關函數實現攝像頭內外參數的提取;通過構建插秧機視覺導航針孔成像模型,分析了秧苗行的成像原理,并從幾何學角度對導航參數(位置偏差、角度偏差、田埂距離)進行了計算公式推導。
　　 3)為實現插秧機視覺導航所做的硬件改裝
　　 分析插秧機的結構與動力組成,借助其原有液壓系統(tǒng),實現插秧機的電液控制改裝。為更方便、有效地實現插秧機的小角度調整,設計了輔助轉向機構(擺動尾輪)。針對從油缸的

4、直線運動到尾輪的擺動,通過運動分析確定其較優(yōu)傳動機構。
　　 4)插秧機的視覺導航實驗
　　 通過構建起的硬件平臺與軟件平臺,開展所需導航實驗。無線控制陸地與水田實驗用于得到該導航系統(tǒng)的硬件性能參數;視覺導航陸地實驗用于為水田導航做鋪墊。陸地實驗結果表明,目前該系統(tǒng)平均角度誤差小于2.4°,平均位置偏差小于90mm,角度標準差約為4°,位置偏移標準差小于65mm。通過對所得數據的分析總結,得到了該導航系統(tǒng)的下一步改進方案