农业机械学报

作者：牛润新，张向阳，王杰，祝辉，黄健，陈正伟

单位：中国科学院合肥物质科学研究院;中国科学技术大学,中国科学院合肥物质科学研究院;中国科学技术大学,中国科学院合肥物质科学研究院,中国科学院合肥物质科学研究院,中国科学院合肥物质科学研究院,中国科学院合肥物质科学研究院;中国科学技术大学,

关键词：丘陵果园;农业机器人;单线激光雷达;树干检测;密度聚类

基金：国家重点研发计划项目（2018YFD07000602、2016YFD0701401、2017YFD07000303）、中国科学院青促会项目（2017488）、中国科学院135项目（KP-2017-35、KP-2017-13、KP-2019-16）、中国科学院机器人与智能制造创新研究所自主研究项目（C2018005）和安徽省新能源汽车暨智能网联汽车产业技术创新工程项目

针对丘陵山区果园中的斜坡及杂草影响果树检测精度的问题，提出了一种基于激光雷达的树干检测算法。首先，利用单线激光雷达获取环境信息，通过数据预处理滤除噪声点及无法利用的数据点，以树干为目标设定聚类半径，根据数据点到激光雷达的距离自适应设定聚类阈值，完成初步聚类；然后，利用初步聚类结果及地面类内数据点量大、且大致呈一条直线的特征，将数据点超过一定数量的类进行二次曲线拟合，将拟合半径大于一定阈值的类视为地面干扰，并将其剔除；最后，利用杂草枝叶类中数据点之间距离不连续的特征，将存在一定数量的相邻数据点距离较大的类视为杂草枝叶类，并将其剔除，从而完成对果园中果树树干的检测。结果表明：在无干扰情况下，对树干的误检率为0.76%、漏检率为1.90%，平均正确率为97.3%；在只存在地面干扰的情况下，树干检测平均正确率为96.1%；在只存在杂草干扰的情况下，树干检测平均正确率为91.4%；在同时存在地面和杂草干扰的情况下，树干检测平均正确率为91.9%，综合以上各种情况的树干检测平均正确率为95.5%，该方法可用于丘陵山区树干较明显的乔化果园中的树干检测，为精准农业装备在丘陵山区果园中的导航应用提供参考。

来源：2020年第11期

《农业机械学报》期刊编辑部

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