3D LiDAR感知的植物行信息提取方法与试验

[目的]针对林间或冠层下等卫星信号严重遮挡的区域,提出一种面向农业机器人导航环境感知的低成本3D激光雷达(LiDAR)点云信息处理与植物行估计方法.[方法]利用直通滤波器滤除感兴趣区域外的目标无关点;提出均值漂移聚类、扫描区域自适应的方法分割每棵植物主干,垂直投影主干点云估算中心点;利用最小二乘法拟合主干中心,估计植物行.分别在开阔地的仿真果园与水杉树林进行模拟试验与田间试验,以植物行向量与正东方夹角为指标,计算本研究提出的方法识别的植物行信息与GNSS卫星天线定位测得的植物行真值间的角度误差.[结果]采用提出的 3D LiDAR点云信息处理与植物行估计方法,模拟试验和田间试验对植物行识别误差平均值分别为 0.79°和 1.48°,最小值分别为 0.12°和 0.88°,最大值分别为 1.49°和 2.33°.[结论]车载 3D LiDAR能够有效估计水杉树植物行.该研究丰富了作物识别思路与方法,为无卫星信号覆盖区域的农业机器人无图导航提供了理论依据.