田埂避障控制方法、装置和农用自动驾驶设备.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114911244A(43)申请公布日2022.08.16(21)申请号202210692316.6(22)申请日2022.06.17(66)本国优先权数据202110668636.32021.06.17CN(71)申请人北京博创联动科技有限公司地址100098北京市海淀区西小口路66号中关村东升科技园·北领地B-6楼A座8层A801(72)发明人李德(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463专利代理师王新哲(51)Int.Cl.G05D1/02(2020.01)权利要求书2页说明书9页附图6页(54)发明名称田埂避障控制方法、装置和农用自动驾驶设备(57)摘要本申请实施例提供一种田埂避障控制方法、装置和农用自动驾驶设备，该方法包括：实时采集行进方向上的图像；利用田埂识别模型检测图像中是否存在田埂，并对存在田埂的图像进行图像二值化处理，得到前方田埂的点云数据；将该点云数据映射到当前全局的田埂栅格地图中进行匹配，得到与前方田埂匹配的全局田埂地图和该农用自动驾驶设备的当前位姿；根据全局田埂地图和局部路径规划的损失函数，计算农用自动驾驶设备从当前位姿到达指定目标点的田埂避障最佳运动轨迹，以进行田埂避障。该方法可以实现在适合时机进行田埂精准避障，既提高了农业作业的效率，还减少了人力成本等。CN114911244ACN114911244A权利要求书1/2页1.一种田埂避障控制方法，其特征在于，应用于农用自动驾驶设备，所述方法包括：实时采集行进方向上的图像；利用田埂识别模型检测所述图像中是否存在田埂，并对存在田埂的图像进行图像二值化处理，得到前方田埂的点云数据；将所述点云数据映射到当前全局的田埂栅格地图中进行匹配，得到与前方田埂匹配的全局田埂地图和所述农用自动驾驶设备的当前位姿；根据所述全局田埂地图和用于局部路径规划的损失函数，计算从所述当前位姿到达指定目标点的田埂避障最佳运动轨迹；根据所述最佳运动轨迹控制所述农用自动驾驶设备进行田埂避障。2.根据权利要求1所述的田埂避障控制方法，其特征在于，将所述点云数据映射到当前全局的田埂栅格地图中进行匹配，得到与前方田埂匹配的全局田埂地图和所述农用自动驾驶设备的当前位姿，包括：从所述点云数据中提取前方田埂的轮廓信息，并基于所述点云数据构建对应的田埂概率地图；对所述田埂概率地图进行方向旋转，以使当前田埂的方向与当前全局的田埂栅格地图的方向匹配，然后利用当前田埂的轮廓宽度与所述全局的田埂栅格地图中的田埂进行宽度粗略匹配，再利用轮廓点云按照单位像素移动和/或单位角度旋转进行距离最近匹配，以使所述田埂概率地图的像素坐标值映射到所述全局的田埂栅格地图的坐标值，得到与前方田埂匹配的全局田埂地图，所述全局田埂地图作为下一时刻全局的田埂栅格地图；将与前方田埂匹配时的所述点云数据的拍摄位姿作为所述农用自动驾驶设备的当前位姿。3.根据权利要求2所述的田埂避障控制方法，其特征在于，所述基于所述点云数据构建对应的田埂概率地图，包括：根据所述点云数据建立对应的二维栅格地图，并遍历所有的栅格，对呈黑色像素值的栅格，以所述农用自动驾驶设备为中心建立高斯分布，计算得到初始概率地图；对所述初始概率地图中的每个栅格进行对数计算，得到田埂概率地图。4.根据权利要求1所述的田埂避障控制方法，其特征在于，所述局部路径规划的损失函数的表达式如下：F(x)＝w1*O(x)+w2*1/R(x)；其中，式中，F(x)表示损失函数，取F(x)最小时的运动轨迹作为田埂避障最佳运动轨迹；O(x)表示所述农用自动驾驶设备转弯后经过指定目标点的第x条运动轨迹，Max为预设最大值，dis为第x条运动轨迹与前方田埂的最小距离；R(x)表示第x条运动轨迹的转弯半径；w1和w2分别为预设的权重，且w1与w2之和等于1。5.根据权利要求1所述的田埂避障控制方法，其特征在于，所述田埂识别模型为二分类的支持向量机；所述田埂识别模型的获取，包括：获取存在田埂的多个图像作为正样本和不存在田埂的多个图像作为负样本，以对所述2CN114911244A权利要求书2/2页二分类的支持向量机进行分类训练，获得田埂识别模型。6.根据权利要求1所述的田埂避障控制方法，其特征在于，还包括：收集所述田埂识别模型的识别结果出现错误的所述图像作为训练样本，利用所述训练样本以及正确识别结果对所述田埂识别模型进行训练。7.根据权利要求1至6中任一项所述的田埂避障控制方法，其特征在于，所述得到前方田埂的点云数据，之后还包括：利用预设大小的卷积核对所述点云数据进行滤波，得到去干扰的点云数据，所述去干扰的点云数据用于进行后续的匹配操作。8.一种田埂避障控制装置，其特征在于，应用于农用自动驾驶设备，所述装置包括：图像