目前视觉导航在工业场景下的应用已经越来越成熟,但是在农业温室场景中的研究仍处于起步阶段,一方面是因为农业场景中的应用所受的重视远不足工业场景,另一方面是因为农业场景相对于工业环境更加复杂。而自主导航技术是设施农业机器人不可或缺的重要组成部分,导航性能的可靠性和精准性直接决定着设施农业机器人工作性能的好坏。因此,本文针对农业温室设施机器人导航工作中所存在的问题,提出一种导航线和QR码组合的视觉导航方法,以实现机器人在直线路径行驶或路口转向的精准导航。并且设施机器人可根据QR码内存储的指令完成相关的决策动作,如喷头开闭、喷杆升降等。同时,为了解决自然环境下光照不均匀对导航图片造成的影响,设计一种改进的MSR算法恢复导航图像阴影区域,保证导航系统的稳定性和可靠性。首先,在导航工作之前,采用改进的MSR算法对采集到的导航图像进行阴影区域恢复处理。将导航图像分离成亮度分量和色彩分量,单独对亮度图进行自适应阈值化和MSR处理,将处理后的亮度区域细节信息与MSR算法处理的结果进行融合,并基于原始图像提取的色彩分量完成导航图像的颜色恢复,最终处理后的导航图像很好的兼顾了色彩平衡和图像增强。同时加入F采样和上采样的处理算法,将处理时间降低在0.1s左右,满足了导航系统实时性的要求。针对设施机器人的直线路径行驶导航,研究一种低成本、简单便携的红色导航线的导航方法。首先对导航图像进行归一化、二值化和中值滤波的预处理,消除泥上、植物茎叶等环境杂物对导航图像的影响,然后采用改进的Hough变换提取红色导航线,并在导航行驶过程中,实时将横向偏差距离与航向角转化成导航车左右轮差速,从而实现精准高效的导航。为解决导航线导航在十字路口转向时会出现较大偏差的情况,设计一种导航线和QR码组合导航方式。设施机器人在进行大幅度转向或是十字路口转弯吋,采用QR码完成导航工作,QR码还会存储一些决策信息,如喷头开闭、喷杆的升降与收放等,在实现导航的同时,进一步实现设施机器人的智能化。最后,选用温室设施喷雾机器人作为平台,设计导航系统软件界面,并对导航系统进行试验研究分析。为验证改进的MSR算法对图像阴影恢复的可靠性,在一天中的8:00-10:00、10:00-12:00、12:00-14:00、14:00-16:00、16:00-18:00五个时间段采集图像共300幅进行实验,结果成功率在95%左右。使设施喷雾机器人以0.1m/s、0.2m/s、0.4m/s、0.6m/s的速度从垄头开始导航行驶进行试验,记录其在行驶过程中的横向位置偏差、航向角偏差以及转向角偏差。最终,平均横向位置偏差为2.2cm,最大横向位置偏差为3.9cm,且平均航向角偏差为2.1°,平均转向角偏差为5.6°,表明组合视觉导航系统具备优越的稳定性,能够满足设施农业温室机器人的工作需求。