室内滑台模拟复杂地势的喷雾靶标激光检测与数据修正
发布时间：2018-11-06 10:36:52
喷雾是果树等植株避免病虫害最有效的方法之一，近年来基于实时传感器的变量喷雾被广泛研究，激光传感器由于具有精度高、速度快、不受光照干扰等特点更是备受关注。但在实际喷雾过程中，复杂地形造成的车体颠簸会对激光传感器检测目标特征造成不可忽视的影响。该文通过改变安装在长滑台滑块上的激光扫描传感器的姿态角度，模拟实际喷雾过程中地面凹凸不平造成车体颠簸的情况，提出数据矫正的算法，并对检测的数据矫正处理并三维重构，为实际喷雾时实时传感器检测喷雾靶标数据的修正提供一定的借鉴。
该研究搭建了一个同步带滑台检测系统，二维激光扫描传感器与触摸式计算机安装在滑台滑块上，滑台系统长达6.4m，控制系统可以精准控制滑块的速度以及位移。激光传感器通过遥控方式控制启动与停止，以25ms的检测速度以及0.25 o的分辨率对滑台两侧靶标进行检测。在检测时，通过调整激光传感器安装支架的钥匙孔来改变激光传感器的姿态角，姿态角的偏移主要指偏航角、滚转角以及俯仰角的变化，该文利用传感器姿态角变化模拟车体姿态角的变化，使得室内模拟复杂地形对喷雾靶标检测以及数据矫正成为可能。
该文提出了针对滚转角、俯仰角以及偏航角存在情况下的矫正算法，分别为极坐标值与三角函数重新匹配矫正法、检测帧与检测点重新组合矫正法、深度值系数矫正法，矫正算法具有一定的创新。该文基于三种矫正算法以树形雕花板为试验对象，进行了三种姿态角分别单独存在时的检测，又以仿真树为试验目标进行了三种姿态角偏移均存在时的检测试验，同时在激光传感器无姿态角偏移时对两个试验对象进行了检测试验，以此作为对照组。
在检测数据矫正前后，该研究分别进行目标三维重构和目标尺寸误差分析，从形态变化以及数据误差水平两个方面观察矫正的效果，既有直观定性的展示，又有客观定量的分析，图文并茂，实验结果充实可靠。
该文数据处理与分析通过Matlab软件实现，将激光传感器测得的数据进行矫正并三维重构目标， 试验结果显示，树形雕花板高度、宽度、树冠高度等尺寸相对误差均小于5%，仿真树相应参数尺寸相对误差均小于10%，验证了所提出的矫正方法具有较高的有效性与可靠性。
在检测类似树木这种表面极度不平整目标过程中，姿态角偏移会导致错检漏检情况，且偏航角存在对目标检测精度的影响明显高于其他两种姿态角偏移。该文针对姿态角偏移导致的目标检测形态的改变以及深度值偏差进行矫正，具有整体性，错检漏检情况的甄别有待以后更加深入地研究，同时室内模拟试验对实际喷雾过程中喷雾靶标的检测具有一定的参考价值，室外实地试验也有待后续研究。