基于图像处理的智能割草机器人路径规划研究

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1、ZSTUZhejiangSci-TechUniversity硕士专业学位论文ProfessionalMaster’sThesis中文论文题目：基于图像处理的智能割草机器人路径规划研究英文论文题目：TheresearchonpathplanningofIntelligentRobotMowerbasedonimageprocessing专业学位类别：工程硕士专业学位领域：控制工程作者姓名：童逸舟指导教师：刘瑜副教授完成日期：2016年3月8日学科门类:工学单位代码:10338分类号:TP391.A密级:公开硕士学位论文基于图像处理的智能割草机器人路径规划

2、研究作者姓名：童逸舟学位级别：专业硕士学科专业：控制工程研究方向：智能检测与控制指导教师：刘瑜副教授浙江理工大学机械与自动控制学院2016年3月AThesisforMasterDegreeTheresearchonpathplanningofIntelligentRobotMowerbasedonimageprocessingByTongYizhouSupervisor:Prof.LiuYuSchoolofMachineryandAutomationZhejiangSci-TechUniversityHangZhou,ChinaMarch,2016？

3、浙江理工大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的巧究成果。除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人巴经发表或撰写过的巧究成果，也不包含为获得浙江理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：４＾签字曰期；知｜６年月次曰＾？？学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江理工大学有权保留并向围象右关部口或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被

4、查阅和借阅。本人授权逝注望主主堂可Ｌ乂将学位论文的全部或部分＾容编入有关数据库进行检索和传播，可Ｌ乂采用影印、缩印或扫描等复制手段巧存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名；签字曰期；若年月曰少＾导师签名：７＾＜签字曰期；２＾｜／年月＾曰＾ｔ摘要随着科学技术的不断发展，机器人视觉在不同领域得到广泛使用。全自动割草机器人通过提取草地图像的纹理特征可以有效地拟合出工作分界线，从而有助于智能割草机器人后期的路径规划研究。本文利用灰度共生矩阵提取草地的纹理特征分割图。最终根据人眼的视觉特性

5、拟合出一条分界线并用于后期的路径规划。研究的主要的工作有。（1）纹理特征提取技术研究论述了图像纹理特征的意义和涉及领域。分别从模型、统计、频谱、结构四个方面对现有的纹理特征提取技术进行了详细分析并对其中几种算法的实验效果进行了对比。（2）基于灰度共生矩阵的草地纹理分割技术研究将灰度共生矩阵算法运用到草地图像的纹理分割中。通过比较“自相关”“对比度”“能量”“均匀性”四个不同性质的特征值矩阵，“3×3”“5×5”“7×7”“9×9”四个不同大小的历遍窗口以及“8”“16”“32”“64”四个不同数量等级的灰度级数最后形成的纹理分割效果图，选取了一组最佳分

6、割参数。实验结果表明在选取适当参数的基础上，利用灰度共生矩阵能较好地提取草地图像的纹理特性。（3）基于纹理分割图的草地分界线提取利用人眼分辨图像分界线时的常规判断，提出了一种基于草地纹理分割图的分界线拟合算法。首先将纹理特征二值图分割成若干宽度相同的横条，通过计算每个横条内黑色像素点的占有比确定轮廓历遍器大小。然后根据黑色像素点离散率适当增加历遍器长度，本文提出固定值增加和变动值增加两种方法并进行了比较分析。接着利用已确定的轮廓历遍器对分割后的单个横条进行像素点的逐列历遍，从而拟定出当前横条的分割点位置。最后，将每个横条得到的分割点用直线连起来。实验结

7、果表明该方法能较为准确地拟合出分割点位置，从而达到对草地图像未割区域和已割区域的区分。（4）基于拟合分界线的路径规划根据第4章拟合的分界线对割草机器人进行路径规划。首先将图像中的分割点位置一一投射到实际区域内。然后通过对分割点之间的角度差和距离差进行统计分析计算出割草机器人在每个分割点所需转动的角度和行进的距离。最后利用单片机控制步进电机运转使其按照一定的方式工作，完成指定的路径规划。关键词：草地分割；灰度共生矩阵；特征值矩阵；历遍轮廓；路径规划IAbstractWiththecontinuousdevelopmentofscienceandtechn

8、ology,robotvisioniswidelyusedindifferentfields.