植保机械对病虫草害的防治发挥着极其重要的作用。虽然近年来我国植保机械取得了诸多成果,但仍不能满足当前农业发展的需要。由于大面积机械化作业需求的不断增多以及农村劳动力的不断流失,因此,植保机械的自动化、智能化改造对于解决当前面临的难题具有重要意义。基于以上原因,本文以喷药机田间自行走控制为研究对象。从田间行走道路图像处理和喷药机自行走控制两方面出发,对田间行走道路图像的预处理方法和道路中心位置确定方法进行了研究,为喷药机自行走控制提供偏移数据;同时,通过实验对图像分割效果和田间自行走效果等进行了研究,主要结论如下:(1)图像预处理主要包括色彩空间选择、灰度化处理、滤波处理和阈值分割等,该部分直接影响到图像后处理部分的稳定性和准确性。分析表明:a.YCb Cr色彩空间实时性好、光照适应强且对复杂道路具有较强分割能力;b.分量法简单、快速、效果较好;c.双边滤波的效果最好但实时性最差,中值滤波较双边滤波效果稍差但实时性较好,而均值和高斯滤波实时性虽好但效果很差;d.最大类间方差法简单、高效和便于理解且对于该田间道路图像的分割效果较好。(2)行走道路中心位置主要通过对预处理后的图像进行像素统计和高斯拟合确定的,它是喷药机偏移状态判定的依据,也是实现喷药机自行走控制的基础。本文以普通道路和复杂道路为例进行实验,表明:两种道路类型自动确定的中心位置与人为确定的中心位置之间的最大误差分别为8像素和12像素,误差均值分别为5.1像素和8.9像素,实际误差均值分别为4.85mm和8.54mm,最大误差率分别为2.50%和3.75%。因此,该行走道路中心位置确定的方法对于两种道路类型均有较好的适应性,且普通道路较复杂道路更准确。(3)图像分割准确率即行走道路图像分割之后的效果与理想分割效果的吻合度。实验表明:两种道路类型的分割准确率均值分别为95%和83%,其中复杂道路明显较普通道路准确率低,但这并不影响行走道路中心位置的确认。(4)喷药机田间自行走控制首先通过行走道路中心位置与理论中心位置的差值判定该喷药机的偏移状态;再通过Simulink控制前轮转向以逐步矫正偏移,最后在后轮驱动的作用下使喷药机沿着田间行走道路自行走运行。实验表明:该喷药机能在速度较低、路况较好、道路较规则的条件下稳定地实现自行走且最大偏移距离能控制在28mm以内。