室內滑臺模擬復雜地勢的噴霧靶標激光檢測與數據修正
發布時間：2018-11-06 10:36:52
噴霧是果樹等植株避免病蟲害最有效的方法之一，近年來基于實時傳感器的變量噴霧被廣泛研究，激光傳感器由于具有精度高、速度快、不受光照干擾等特點更是備受關注。但在實際噴霧過程中，復雜地形造成的車體顛簸會對激光傳感器檢測目標特征造成不可忽視的影響。該文通過改變安裝在長滑臺滑塊上的激光掃描傳感器的姿態角度，模擬實際噴霧過程中地面凹凸不平造成車體顛簸的情況，提出數據矯正的算法，并對檢測的數據矯正處理并三維重構，為實際噴霧時實時傳感器檢測噴霧靶標數據的修正提供一定的借鑒。
該研究搭建了一個同步帶滑臺檢測系統，二維激光掃描傳感器與觸摸式計算機安裝在滑臺滑塊上，滑臺系統長達6.4m，控制系統可以精準控制滑塊的速度以及位移。激光傳感器通過遙控方式控制啟動與停止，以25ms的檢測速度以及0.25 o的分辨率對滑臺兩側靶標進行檢測。在檢測時，通過調整激光傳感器安裝支架的鑰匙孔來改變激光傳感器的姿態角，姿態角的偏移主要指偏航角、滾轉角以及俯仰角的變化，該文利用傳感器姿態角變化模擬車體姿態角的變化，使得室內模擬復雜地形對噴霧靶標檢測以及數據矯正成為可能。
該文提出了針對滾轉角、俯仰角以及偏航角存在情況下的矯正算法，分別為極坐標值與三角函數重新匹配矯正法、檢測幀與檢測點重新組合矯正法、深度值系數矯正法，矯正算法具有一定的創新。該文基于三種矯正算法以樹形雕花板為試驗對象，進行了三種姿態角分別單獨存在時的檢測，又以仿真樹為試驗目標進行了三種姿態角偏移均存在時的檢測試驗，同時在激光傳感器無姿態角偏移時對兩個試驗對象進行了檢測試驗，以此作為對照組。
在檢測數據矯正前后，該研究分別進行目標三維重構和目標尺寸誤差分析，從形態變化以及數據誤差水平兩個方面觀察矯正的效果，既有直觀定性的展示，又有客觀定量的分析，圖文并茂，實驗結果充實可靠。
該文數據處理與分析通過Matlab軟件實現，將激光傳感器測得的數據進行矯正并三維重構目標， 試驗結果顯示，樹形雕花板高度、寬度、樹冠高度等尺寸相對誤差均小于5%，仿真樹相應參數尺寸相對誤差均小于10%，驗證了所提出的矯正方法具有較高的有效性與可靠性。
在檢測類似樹木這種表面極度不平整目標過程中，姿態角偏移會導致錯檢漏檢情況，且偏航角存在對目標檢測精度的影響明顯高于其他兩種姿態角偏移。該文針對姿態角偏移導致的目標檢測形態的改變以及深度值偏差進行矯正，具有整體性，錯檢漏檢情況的甄別有待以后更加深入地研究，同時室內模擬試驗對實際噴霧過程中噴霧靶標的檢測具有一定的參考價值，室外實地試驗也有待后續研究。