[发明专利]基于机器视觉的小麦返青期喷雾感兴趣区域智能标定方法

说明书

本发明涉及一种基于机器视觉的小麦返青期喷雾感兴趣区域智能标定方法，用于在返青期小麦植保作业前，对喷杆喷雾机的各相机进行标定，确定出每一个喷头对应检测区域在图像中的位置。方法包括：标定前准备；获取地面棋盘格图像和标识板平面棋盘格图像；识别标识板，确定喷头在图像中的位置；将图像中的喷头交点映射至标识板坐标系；喷头交点投影至地面；引入参数，确定喷头对应区域；将喷头对应检测区域返回图像坐标系，获取图像感兴趣区域。本发明由黑白棋盘格图像建立三维坐标系，通过标识板和黑白棋盘格快速确定喷头对应区域在图像中的位置，即感兴趣区域，无需人工测量相机的高度，俯仰角等信息，降低人工误差，具有通用性好、准确度高的特点。

技术领域

本发明涉及一种基于机器视觉的智能标定方法，特别涉及一种基于机器视觉的小麦返青期喷雾感兴趣区域智能标定方法。

背景技术

随着精准农业的不断发展，变量喷药技术成为精准智能施药技术的重要组成部分，其应用可以改变我国传统大面积平均喷药方式，能够有效减少农药使用量，促进农药合理使用，有助于保护环境，降低对绿色食品作物的危害。其中，以视觉传感器为主的感知技术日益成为研究的热点。机器视觉技术已广泛应用于各种农田作业(如除草，喷药，播种，收获等)过程中，其作业的效果直接影响到农业机械的效率、可靠性及稳定性。

与世界先进农业国相比,我国精准智能喷药技术水平还比较落后,用于喷药的传统植保机械不考虑不同地块受病虫草害的情况,采取大面积均量投入的喷药方法,导致农药在部分田地用量不足,在部分田地用量过度。现有变量喷药的主要应用途径有：一、利用处方图对农田的病虫草害进行评判，不同位置喷施不同药量，但是这种处方图的方法在除草前期需要对农田中的点进行采集并且评判，效率较低；二、使用对靶喷药的变量喷药方式，利用图像分割技术对杂草和作物进行分割，然后对杂草进行对靶喷药，但是对于类似于小麦的密集型作物实际作业效果较差。三、利用激光雷达的树冠变量喷药方式，利用激光雷达探测采集树行两侧树冠边界与激光扫描传感器之间的距离,实现仿形变量喷药，但是这种方式大多数是应用于树冠等距离可识别性高的农作物喷药，对于地面的农田作物效果实际作业效果较差。针对于密集地面作物，如小麦返青期，对于缺苗，断苗，无苗的区域使用变量喷药技术，暂未有一种很好变量喷药方法。

相机的标定可以分为两种方式：自标定和依赖于参照物标定。相机自标定是通过拍摄周围物体，依据数字图像处理相关方法以及依据数字图像处理相关方法以及几何计算来调节相机参数，标定结果误差较大，不适用于高精度的应用场合。依靠参照物的相机标定相比自标定方法精度更高，通过相机成像，依据数字图像处理方法，计算相机的内外参矩阵，得到由三维世界坐标到二维平面坐标的转换矩阵。为了得到这种矩阵，通常需要测量相机高度，俯仰角度等信息，以此得到相机坐标系和规定的世界坐标系的转换关系，通常这种做法只涉及到了一个三维世界的平面的到像素平面的投影转换关系，不涉及到多个平面的投影转换关系，对于多个平面多台相机，人工测量高度和俯仰角的方法比较复杂。

发明内容

针对返青期小麦植保作业时，喷药点与地面实际作业区域在图像中的位置不同的问题，本发明的目的是提供一种基于机器视觉的小麦返青期喷雾感兴趣区域智能标定方法，对固定于喷杆上方的相机的拍摄区域进行标定，从而确定喷头对应检测区域在图像中的位置，使实际检测区域与地面实际作业区域保持一致，为喷杆喷雾车机施药的准确性提供前提条件。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于机器视觉的小麦返青期喷雾感兴趣区域智能标定方法，用于在返青期小麦植保作业前，对喷杆喷雾机6的各相机1进行标定，确定出每一个喷头对应检测区域5在图像中的位置，所述喷杆喷雾机6包括垂直于机具前进方向的具有多个喷头7的喷杆4和多个朝向地面作物且位于喷杆4上方的相机1。该方法包括如下步骤：

S1、标定前准备；