单目视觉定位与UWB技术融合的育苗温室移动平台定位方法研究

摘要

【目的】研究一种单目视觉定位与超宽带(ultra wide band, UWB)技术融合的育苗温室移动平台定位方法，为育苗温室移动作业平台的高精度定位提供技术支持。【方法】首先定义一种可用于单目视觉定位的视觉信标编码规则，并制作一套视觉信标；然后依据测定视觉信标2个顶点的像素距离以及相机像平面与视觉信标之间的实际距离，使用非线性最小二乘法拟合单目视觉测距函数，在此基础上构建二维定位模型；之后采用联邦卡尔曼滤波算法将单目视觉定位与UWB技术融合，构建育苗温室移动平台定位系统，并对该定位系统的性能进行了测试。【结果】对视觉信标中2个顶点的像素距离以及相机像平面与视觉信标之间的实际距离进行拟合，得到的测距函数拟合度为0.999;随机选取8个位置对测距函数进行验证，结果表明，最大测距绝对误差为6.8 cm,平均测距绝对误差为3.3 cm,信标与相机之间的距离越远，测距误差越大。选取15个位置进行的静态定位试验表明，最大绝对误差为10.5 cm,最小绝对误差为4.6 cm,平均绝对误差为6.5 cm。单目视觉定位与UWB技术融合后，定位系统平均漂移绝对误差从融合前的6.2 cm降低至3.0 cm,降低了51.6%。【结论】基于单目视觉定位与UWB技术融合的定位方法明显提高了育苗温室移动平台的定位精度，可将该技术应用于温室设施农业机器人的开发。

关键词

育苗温室 / 移动平台定位 / 单目视觉 / 超宽带 / 视觉信标