激光雷达实时提取甘蔗垄间导航线

S147.2; 针对高地隙底盘悬挂机具田间作业存在车轮压苗严重的现象,该研究以甘蔗为研究对象,提出一种基于固态激光雷达的作物行垄间导航线实时提取方法.首先通过三维激光雷达(Light Detection And Ranging,LiDAR)实时获取高地隙底盘正前方甘蔗行点云,利用点云变换、直通滤波和半径滤波对点云进行预处理,获取作物行点云数据;然后提出基于感兴趣区域(Region Of Interest,ROI)的导航线实时提取算法,对预处理后的首帧点云进行处理,标定ROI;最后在ROI中进行作物行识别和导航线提取.田间试验表明,该算法有很好的鲁棒性,能够适应甘蔗垄间低遮挡与高遮挡环境,且在断...

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Published in农业工程学报 Vol. 38; no. 4; pp. 178 - 185
Main Authors 杨洋, 马强龙, 陈志桢, 温兴, 张刚, 张铁, 董祥, 陈黎卿
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 安徽农业大学工学院,合肥 230036 15.02.2022
合肥综合性国家科学中心人工智能研究院(安徽省人工智能实验室),合肥 230036%安徽农业大学工学院,合肥 230036%中国农业机械化科学研究院,北京 100083
Subjects
激光雷达;导航;导航线提取;高地隙底盘;ROI;甘蔗行
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ISSN1002-6819
DOI10.11975/j.issn.1002-6819.2022.04.021

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Summary:S147.2; 针对高地隙底盘悬挂机具田间作业存在车轮压苗严重的现象,该研究以甘蔗为研究对象,提出一种基于固态激光雷达的作物行垄间导航线实时提取方法.首先通过三维激光雷达(Light Detection And Ranging,LiDAR)实时获取高地隙底盘正前方甘蔗行点云,利用点云变换、直通滤波和半径滤波对点云进行预处理,获取作物行点云数据;然后提出基于感兴趣区域(Region Of Interest,ROI)的导航线实时提取算法,对预处理后的首帧点云进行处理,标定ROI;最后在ROI中进行作物行识别和导航线提取.田间试验表明,该算法有很好的鲁棒性,能够适应甘蔗垄间低遮挡与高遮挡环境,且在断垄的情况下依然可以提取导航线,高地隙底盘速度为0.5和1.0 m/s的工况下,该算法与人工提取的导航线平均误差不超过1.213°,导航线提取总体准确率不低于93.2％,处理一帧10 m×5 m的点云平均耗时不超过22.5 ms.该算法能够为田间管理机械垄间对行行走提供可靠、实时的导航路径.通过与机器视觉算法对比,证明了该算法的优越性.该算法相比于机器视觉算法提取导航线的平均误差角降低2.832°,准确率提高44.7个百分点,平均耗时减少175.9 ms,该算法在导航线提取平均误差角、准确率和处理时间上均优于机器视觉算法.
ISSN:1002-6819
DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.2022.04.021