农业机械学报

作者：毕松，王宇豪

单位：北方工业大学,北方工业大学,

关键词：果园机器人;视觉自主导航;实例分割;单目相机模型;位姿估计;果树定位

基金：北京市自然科学基金项目(4202022)和北方工业大学毓优青年人才培养计划项目

针对单目视觉导航中位姿信息不完整和果树定位精度低的问题，提出基于实例分割神经网络的偏航角、横向偏移、果树位置计算方法。首先，基于Mask R-CNN模型识别并分割道路与树干;其次，寻找道路掩码凸包并进行霍夫变换，由凸包中的边界方程计算消失点坐标;最后，根据建立的位姿-道路成像几何模型，计算偏航角、横向偏移与果树相对位置。实验结果表明：改进Mask R-CNN模型的边框回归平均精确度为0.564，分割平均精确度为0.559，平均推理时间为110 ms。基于本文方法的偏航角估计误差为2.91%、横向偏移误差为4.82%，果树横向定位误差为3.80%，纵向误差为2.65%。该方法能在不同位姿稳定地提取道路与果树掩码、计算消失点坐标与边界方程，较准确地估计偏航角、横向位移和果树相对位置，为果园环境下的视觉自主导航提供有效参考。

来源：2021年第8期

《农业机械学报》期刊编辑部

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