2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、在我國(guó),果蔬采摘作業(yè)很大程度上仍然依靠人工完成,然而,隨著農(nóng)村人口不斷減少,人口老齡化日益嚴(yán)重,此外部分果蔬采摘期短,需集中作業(yè),使得農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力愈發(fā)不足。因此,開展果蔬采摘機(jī)器人研究,實(shí)現(xiàn)果蔬自動(dòng)化采摘迫在眉睫。視覺系統(tǒng)作為采摘機(jī)器人的核心部分,對(duì)機(jī)器人能否順利采摘果實(shí)有著至關(guān)重要的影響。
  本文在國(guó)家自然科學(xué)基金“基于快速視覺伺服控制的多照度環(huán)境蘋果高效機(jī)器采摘方法研究(31571571)”項(xiàng)目和教育部博士點(diǎn)專項(xiàng)基金“蘋果采摘

2、機(jī)器人常見生長(zhǎng)形態(tài)果實(shí)自適應(yīng)精確識(shí)別研究(20133227110024)”的資助下,以果園中的重疊蘋果為研究對(duì)象,重點(diǎn)研究重疊蘋果的快速動(dòng)態(tài)識(shí)別以及定位,主要涵蓋如下內(nèi)容:
  1、重疊蘋果圖像去噪與顏色特征分析。由于多種因素的存在,從果園中現(xiàn)場(chǎng)采集的圖像通常會(huì)含有一定的噪聲,對(duì)后續(xù)圖像識(shí)別造成干擾,因此,圖像去噪是目標(biāo)果實(shí)識(shí)別的第一步。本文采用彩色圖像鄰域平均法以及中值濾波法去除圖像中的噪聲,然后對(duì)去噪之后的低噪圖像進(jìn)行顏色特征

3、分析,為圖像分割奠定基礎(chǔ)。
  2、重疊蘋果圖像分割以及完善。分割是識(shí)別的基礎(chǔ),本文對(duì)比了三種基于閾值的圖像分割方法,最后選用改進(jìn)的R-G色差分割算法分割去噪后的重疊蘋果圖像。該算法通過對(duì)RGB圖像中的紅色分量進(jìn)行伽馬變換,加大圖像中紅色分量和綠色分量的差,從而緩解當(dāng)蘋果果實(shí)與背景顏色的紅綠色差不明顯時(shí),出現(xiàn)的過分割或者欠分割情況。針對(duì)分割后圖像中存在的噪聲以及孔洞,采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、孔洞填充與閾值面積保留法三者相結(jié)合的方法進(jìn)行處理

4、。
  3、重疊蘋果圖像快速動(dòng)態(tài)識(shí)別。機(jī)器人采摘作業(yè)通常是在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行,因此本文嘗試采用動(dòng)態(tài)識(shí)別方法,通過對(duì)圖像序列進(jìn)行分析,獲得蘋果果實(shí)的動(dòng)態(tài)特性。利用快速生成距離函數(shù)法求出分割后目標(biāo)果實(shí)輪廓內(nèi)的點(diǎn)到果實(shí)輪廓邊緣最小距離的極大值,極大值對(duì)應(yīng)的點(diǎn)即為果實(shí)的圓心;由圓心在不同方向上到輪廓邊緣的最大距離的極小值確定半徑;結(jié)合圓心以及半徑信息提取后續(xù)匹配所需模板;根據(jù)每幅圖像中圓心的位置擬合出機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的路徑,并對(duì)后續(xù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行估

5、計(jì),縮小后續(xù)圖像處理的范圍,加快識(shí)別速度;最后采用快速歸一化互相關(guān)匹配算法對(duì)重疊蘋果進(jìn)行匹配識(shí)別。
  4、雙目攝像機(jī)標(biāo)定與果實(shí)深度信息獲取。本文采用張正友平面標(biāo)定法對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定,得到其內(nèi)參以及外參,此時(shí)左、右相機(jī)的重投影誤差分別為[0.22115,0.21346]和[0.24535,0.27693],基本可以滿足采摘要求。隨后對(duì)比分析基于區(qū)域與基于特征的兩種立體匹配算法,最終將左、右蘋果圖像的圓心作為匹配的特征點(diǎn),進(jìn)行基于特

6、征的立體匹配,并根據(jù)三角測(cè)量原理得到果實(shí)的深度信息。
  5、重疊蘋果快速動(dòng)態(tài)識(shí)別與定位算法的實(shí)驗(yàn)分析。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出:對(duì)于一幅大小為320×240像素,蘋果果實(shí)面積占圖像面積的比例約為18.5%的圖像,若采用傳統(tǒng)算法,匹配時(shí)間為0.181秒,經(jīng)過本文算法優(yōu)化之后,僅需0.094秒,匹配速度提高了48.1%;且蘋果果實(shí)面積占圖像面積的比例越小,加速優(yōu)化效果越明顯,果實(shí)重疊部分的面積越大,匹配識(shí)別的時(shí)間越短;圖像采集的最佳距離為

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