自然光照下茄子圖像的分割與識(shí)別方法研究.pdf

1、科技的進(jìn)步，推動(dòng)農(nóng)業(yè)機(jī)器人技術(shù)迅猛發(fā)展。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，采摘是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，它的工作量約占整個(gè)工作量的一半以上。采摘機(jī)器人作為農(nóng)業(yè)機(jī)器人的一個(gè)主要的類型，能夠提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證果實(shí)及時(shí)有效的采摘。因此發(fā)展采摘機(jī)器人技術(shù)，對(duì)于促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展有著重要的意義。
　　 圖像的分割與識(shí)別是采摘機(jī)器人機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，識(shí)別結(jié)果的好壞直接影響到采摘機(jī)器人能否順利采摘果實(shí)。傳統(tǒng)的研究大多數(shù)針對(duì)單果、無(wú)遮擋、自然環(huán)境較簡(jiǎn)單的情況，而解決復(fù)雜自然

2、環(huán)境下（復(fù)雜環(huán)境包括大面積地面，顏色與茄子相似的繩子等）多果、遮擋的果實(shí)識(shí)別問(wèn)題，已經(jīng)成為果蔬采摘機(jī)器人急需解決的問(wèn)題。本文的主要研究工作如下:
　　 首先，對(duì)茄子顏色空間進(jìn)行分析及圖像分割。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析了幾種常用的顏色空間的特點(diǎn)，即各個(gè)分量的灰度直方圖的特征，選出合適的分量進(jìn)行分割。通過(guò)對(duì)圖像分割結(jié)果的分析得出:單個(gè)分量進(jìn)行圖像分割很難達(dá)到理想的效果，并且該算法對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性較差，無(wú)法適應(yīng)復(fù)雜的自然條件，該方法的魯棒性有待提高

3、。因此本文下一步考慮使用多分量彩色圖像進(jìn)行圖像分割。
　　 其次，采用支持向量機(jī)和凸包擬合對(duì)茄子圖像進(jìn)行分割。通過(guò)之前的實(shí)驗(yàn)表明單個(gè)分量的灰度圖像分割效果不佳，因此本文考慮使用多分量彩色圖像，即RGB彩色圖像為輸入的支持向量機(jī)進(jìn)行圖像分割。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了最優(yōu)核函數(shù)及其參數(shù)，即多項(xiàng)式核函數(shù)，并應(yīng)用支持向量機(jī)方法進(jìn)行分割。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了開運(yùn)算的結(jié)構(gòu)元素參數(shù)，并應(yīng)用開運(yùn)算去除細(xì)小連接。為了去除大面積噪聲，采用面積法和外接矩形法。對(duì)

4、于被遮擋的茄子應(yīng)用凸包擬合的方法進(jìn)行分割。最后，本文算法與其他算法進(jìn)行比較，結(jié)果表明本文算法的分割成功率較高。
　　 然后，對(duì)茄子圖像進(jìn)行識(shí)別。針對(duì)背景與茄子相似的情況，采用直方圖匹配的方法進(jìn)行識(shí)別;并且使用基于外接矩形的寬長(zhǎng)比識(shí)別茄子和西紅柿。
　　 最后，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了茄子圖像分割與識(shí)別原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)是在matlab環(huán)境下編程實(shí)現(xiàn)，包含顏色模型分析、茄子圖像分割、茄子圖像識(shí)別3個(gè)模塊。該系統(tǒng)對(duì)之前的研究工作進(jìn)行了系統(tǒng)