基于雙目立體視覺系統(tǒng)的設(shè)施農(nóng)業(yè)作物位置信息獲取.pdf

1、基于機(jī)器視覺技術(shù)的機(jī)器人在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，作為機(jī)器人重要的外部環(huán)境信息來源，機(jī)器視覺系統(tǒng)在目標(biāo)的識(shí)別和定位方面發(fā)揮著巨大作用。本文應(yīng)用雙目立體視覺技術(shù)識(shí)別成熟番茄果實(shí)并確定其空間位置，為設(shè)施農(nóng)業(yè)內(nèi)作業(yè)的機(jī)器人采摘提供必要的目標(biāo)信息。主要研究?jī)?nèi)容如下： 1、綜述了國內(nèi)外設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研究現(xiàn)狀和機(jī)器視覺技術(shù)在機(jī)器人中的應(yīng)用，特別闡述了立體視覺技術(shù)在目標(biāo)識(shí)別和定位的研究進(jìn)展，并指出了國內(nèi)外研究中所存在的問題。

2、 2、建立了適合本研究的立體視覺系統(tǒng)。該系統(tǒng)由圖像采集卡、CCD相機(jī)和工控機(jī)組成。 3、基于機(jī)器視覺技術(shù)的成熟番茄果實(shí)識(shí)別。利用彩色CCD相機(jī)在不同光照條件下采集圖像，通過對(duì)R、G、B三個(gè)分量的線性變換的研究，確定了用于圖像分割的彩色特征，并從植株背景中識(shí)別出成熟番茄，然后提取了二維圖像中番茄區(qū)域的形心和最小外接矩形的長(zhǎng)和寬。 4、研究了基于特征匹配的立體視覺檢測(cè)成熟番茄果實(shí)位置信息的方法。分別提取了二維圖像上果實(shí)的形心

3、和邊緣特征，利用形心直接進(jìn)行立體匹配，初步確定了果實(shí)的位置。采用鏈碼對(duì)果實(shí)的邊緣分段進(jìn)行了描述，采用雙向匹配算法根據(jù)相關(guān)性確定匹配點(diǎn)，計(jì)算出深度值，根據(jù)不同的末端執(zhí)行件給出了采摘點(diǎn)在三維坐標(biāo)系下的位置。該方法的計(jì)算時(shí)間小于0.07s，當(dāng)距離小于550mm時(shí)，誤差在±10mm以內(nèi)。 5、研究了基于區(qū)域匹配的立體視覺檢測(cè)成熟番茄果實(shí)位置信息的方法。根據(jù)二維圖像上番茄的形心和最小外接矩形的長(zhǎng)和寬來確定ROI(regionofinter

4、est)，然后研究了該區(qū)域R、G、B三個(gè)彩色分量的特征，采用了適宜的線性變換I=(2×R-G-B)/4作為灰度值。選擇合適的匹配窗口并在右圖中設(shè)置了進(jìn)行匹配計(jì)算的區(qū)域范圍，在該區(qū)域內(nèi)采用歸一化的相關(guān)量計(jì)算左右圖像中窗口的相似度，然后應(yīng)用兩次閾值法對(duì)匹配計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行判斷，決定匹配點(diǎn)，最后根據(jù)不同的末端執(zhí)行件給出了采摘點(diǎn)在三維坐標(biāo)系下的位置。該方法的計(jì)算時(shí)間小于0.35s，雖然比基于特征匹配的立體視覺檢測(cè)方法所用的時(shí)間長(zhǎng)，但可以獲得更多的