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一種基于計算機視覺的農機導航方法及系統(tǒng)

專利號
CN119374624B
公開日期
2025-03-25
申請人
博創(chuàng)聯(lián)動科技股份有限公司(北京市海淀區(qū)西小口路66號中關村東升科技園·北領地B-6樓A座8層A801)
發(fā)明人
陶偉; 潘嗣南; 磨鍵琨; 劉麒麟
IPC分類
G01C21/34; G06V20/58; G06V10/36; G06V20/10; G06N3/006; G06Q10/047; G06Q50/02; G06V10/82; G06N3/0464; G06N3/08; G01C21/20; G01C21/32; G01C21/00
技術領域
農田,農機,圖像,種群,路徑規(guī)劃,路徑,規(guī)劃,增強,導航,適應度
地域: 北京市 北京市海淀區(qū)

摘要

本發(fā)明公開了一種基于計算機視覺的農機導航方法及系統(tǒng),方法包括:圖像采集、農田圖像處理、農機路徑規(guī)劃和農機導航。本發(fā)明屬于導航技術領域,具體是指一種基于計算機視覺的農機導航方法及系統(tǒng),本方案引入增強系數(shù)和伽瑪校正計算細節(jié)增強圖像,基于亮度調整量和亮度增強系數(shù)計算反射分量,基于顯著度完成低頻融合,基于PA?PCNN完成高頻融合,得到農田增強圖像,并構建農田地圖;基于路徑長度和路徑平滑度計算適應度值,設計路徑規(guī)劃熵差和自適應閾值,并引入膨脹系數(shù)和加速因子對個體位置進行分段更新,基于障礙物和農田邊界進行位置檢測,確定最優(yōu)路徑規(guī)劃方案,提高了農機導航的準確性和工作效率。

說明書

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圖像B進行分解,分別得到細節(jié)增強圖像的低頻分量A1和高頻分量A2,以及邊緣增強圖像的低頻分量B1和高頻分量B2; [0036] 步驟S24:低頻融合,基于顯著度將細節(jié)增強圖像的低頻分量A1與邊緣增強圖像的 低頻分量B1進行加權融合,所用公式如下: [0037] ; [0038] 式中,C1是低頻融合圖像,Saliency(·)是顯著度函數(shù), 和 分別是A1和B1的顯著度; [0039] 步驟S25:高頻融合,基于參數(shù)自適應脈沖耦合神經網絡PA?PCNN將細節(jié)增強圖像 的高頻分量A2與邊緣增強圖像的高頻分量B2進行融合,得到高頻融合圖像C2; [0040] 步驟S26:計算農田增強圖像,對低頻融合圖像C1和高頻融合圖像C2進行逆NSST處 理,得到農田增強圖像C; [0041] 步驟S27:構建農田地圖,農田增強圖像包含歷史農田增強圖像和實時農田增強圖 像,基于歷史農田增強圖像訓練U?Net模型,再使用訓練好的U?Net模型對實時農田增強圖像進行處理,識別出農田邊界和障礙物,并進行數(shù)字化表示,得到柵格格式的農田地圖。 [0042] 進一步地,在步驟S3中,所述農機路徑規(guī)劃具體包括以下步驟: [0043] 步驟S31:初始化,基于農田地圖設定路徑的起點和終點,在起點和終點之間進行 路徑規(guī)劃,每個路徑規(guī)劃方案包含D個導航點,用個體位置作為導航點的代表,D個個體位置組成一個種群,用種群作為路徑規(guī)劃方案的代表,在農田邊界內,避開障礙物隨機生成H個種群; [0044] 步驟S32:計算適應度值,基于路徑長度和路徑平滑度計算種群的適應度值,所用 公式如下: [0045] ; [0046] ; [0047] ; [0048] 式中,Lh是第h個種群的適應度值,h是種群索引,ω1和ω2分別是路徑長度權重和路徑平滑度權重, 和 分別是第h個種群對應的路徑長度和路徑平滑度,Qstar和Qend分 別是起點和終點, 、 、 、 、 、 和 分別是第h個種群中的第1 個、第2個、第d?1個、第d個、第d+1個、第D?1個和第D個個體位置,d是個體位置索引,|·|是向量長度,arccos(·)是反余弦函數(shù); [0049] 步驟S33:設計路徑規(guī)劃熵,所用公式如下: [0050] ; [0051] ; [0052] 式中,s(t)和s(t?1)分別是第t次和第t?1次迭代時的路徑規(guī)劃熵,t是迭代索引,是第t次迭代時的路徑規(guī)劃熵差, 和 分別是第t次和第t?1次迭代時第h 個種群的適應度值, 和 分別是第t次和第t?1次迭代時第m個種群的適應度 值,m是種群索引,α是調整因子; [0053] 步驟S34:計算自適應閾值,所用公式如下: [0054] ; [0055] 式中,μ(t)是第t次迭代時的自適應閾值, 是第t次迭代時所有種群的平均適應度值; [0056] 步驟S35:種群更新,引入膨脹系數(shù)和加速因子對種群中的個體位置進行分段更 新,所用公式如下: [0057] ; [0058] 式中, 和 分別是第t+1次和第t次迭代時第h個種群中第d個個體 位置,d是個體位置索引,pmax和pmin分別是膨脹系數(shù)的最大值和最小值,T是最大迭代次數(shù),是第t次迭代時最優(yōu)種群中第d個個體位置,S0是加速因子的初始值,tc是常量值,ρ 是衰減率,r1和r2分別是第一隨機數(shù)和第二隨機數(shù); [0059] 步驟S36:位置檢測,預先設置第一檢測閾值J1和第二檢測閾值J2,計算H個種群中每個個體位置與最近障礙物之間的最小歐幾里得距離J1min,若種群h中存在J1min

權利要求

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步驟S36:位置檢測,預先設置第一檢測閾值J1和第二檢測閾值J2,計算H個種群中每個個體位置與最近障礙物之間的最小歐幾里得距離J1min,若種群h中存在J1min
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