Development of a vision-based navigation system for an autonomous tractor in a vineyard

The autonomous navigation in the agricultural field is a technology that has been fully developed and implemented in the last decades. It allows to increase significantly the efficiency of the operations in terms of time, quality and sources management. The autonomous navigation is mainly based on the GPS sensors, which can guarantee great performances in outdoors applications. However, this kind of sensors can be subjected to the loss of signal, which makes this technology useless and unreliable in some specific environments, like in a vyneard. In this thesis it is investigated the possibility of the development of an autonomous navigation system for a tractor in a vineyard, based only on information acquired by videocameras. This self-guidance system aims to keep the tractor at a given lateral reference distance from the vine rows of the vineyard. The analysis of the physical and optical characteristics of this devices will be presented at first. Then, an algorithm for the identification of the vine rows, based on image processing techniques, will be described and developed. The overall system for the vine rows identification will be thus validated by means of experimental data.

La navigazione autonoma in ambito agricolo è una tecnologia che si è affermata negli ultimi decenni. Questa permette di incrementare notevolmente l'efficienza nelle lavorazioni sia in termini di tempo che in termini di qualità, sfruttando efficacemente le risorse a disposizione. La navigazione autonoma si basa principalmente sull'utilizzo di sensori GPS, che consentono di ottenere ottimi risultati per quanto riguarda le lavorazioni in campo aperto. Tuttavia, questo tipo di sensori può essere soggetto a perdita di segnale, il che rende inutilizzabile questa tecnologia in alcuni ambienti, come quello del vigneto. In questa tesi viene indagata la possibilità di sviluppare un sistema di guida autonoma per trattori, in un vigneto, basandosi esclusivamente sull'utilizzo di videocamere. Il sistema di autoguida ha l'obiettivo di mantenere il trattore a una distanza laterale di riferimento rispetto ai filari del vigneto. Inizialmente, verrà presentata una analisi delle proprietà fisiche e ottiche dei sensori. Dunque verrà discusso un algoritmo, basato sull'elaborazione delle immagini, per l'identificazione dei filari del vigneto. Il sistema di rilevamento dei filari viene sviluppato e validato attraverso dati sperimentali.