基于結構光視覺的番茄果實識別定位系統(tǒng)設計.pdf

1、為了降低番茄采收人力成本，提高作業(yè)效率，上世紀90年代已經(jīng)開始番茄自動采摘機器人相關技術研究。果實識別定位單元作為采摘機器人的關鍵部件，對于溫室非結構環(huán)境下自動采收作業(yè)效果具有重要影響。在光照多變、背景各異、目標隨機分布以及果實簇生遮擋的環(huán)境下，能否準確自動獲取果實采摘信息，已成為制約采摘機器人產(chǎn)業(yè)化應用的技術瓶頸。
　　本課題以溫室栽培環(huán)境下的番茄為研究對象，設計了一種基于結構光視覺的番茄采摘機器人果實識別定位系統(tǒng)。利用線結構光

2、的定位特性，解決了雙目視覺的因目標遮擋等原因而造成的匹配難題以及重疊果實的分割問題。具體研究內容和成果如下:
　　(1)依據(jù)番茄采摘機器人對視覺系統(tǒng)的要求，設計了一套線結構光視覺定位系統(tǒng)，并基于攝像機的成像幾何模型和線結構光數(shù)學模型，分析了線結構光視覺系統(tǒng)的定位原理。通過標定確定了攝像機內部參數(shù)及線結構光參數(shù)。
　　(2)對結構光視覺系統(tǒng)的識別定位方法進行了介紹，分析比較了成熟番茄果實各類提取算法，最終得出了基于(R-G)圖

3、像分割算法，可以充分突顯不同太陽光照條件下成熟果實與背景的色彩特征差異;分析比較了線激光條紋的提取方法，并根據(jù)結構光條紋亮度梯度向量，采用灰度重心法提取光條紋中心線;分析了果實的定位方法，對于單個果實，通過一次掃描擬合圓，并以圓心作為果實中心;對于重疊多果，通過多次掃描，灰度距離映射關系建立光條紋中心線上各點深度圖像，利用重疊果實間的深度差異通過閾值分割等到單個果實上的光條紋中心線，再進行空間球面擬合，最終以得出的球面中心作為目標果實中