基于機(jī)器視覺的番茄圖像匹配算法研究.pdf

1、目前，在我國農(nóng)產(chǎn)品收獲主要以手工采摘為主，尚未完全實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。而發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程基本上實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，并在信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的推動(dòng)下，向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正在走向精準(zhǔn)、高效之路。作為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的一種手段-農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究受到各國的重視，作為移動(dòng)式采摘機(jī)器人主要解決3方面的問題：①機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，②機(jī)器人的自主導(dǎo)航，③目標(biāo)的識(shí)別、匹配、定位與采摘。視覺系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的識(shí)別與定位的方式，顯得尤為重要。目前

2、，發(fā)達(dá)國家在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化方面已開始應(yīng)用機(jī)器視覺技術(shù)。我國農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究剛剛起步，與發(fā)達(dá)國家相比還有很大的差距。因此抓住世界農(nóng)業(yè)科技革命的機(jī)遇，及時(shí)研究以農(nóng)業(yè)機(jī)器人為代表的新一代農(nóng)業(yè)機(jī)械，對(duì)促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化、智能化發(fā)展有著重要的意義。 本研究以成熟番茄為研究對(duì)像，以番茄的匹配為研究目標(biāo)，結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺，對(duì)番茄收獲機(jī)器人的視覺系統(tǒng)進(jìn)行研究。主要研究內(nèi)容包括： 1.基于機(jī)器視覺在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)現(xiàn)條件，構(gòu)建了采摘機(jī)器

3、人雙目視覺的硬件系統(tǒng)； 2.分析了雙目立體視覺的測量原理，基于小孔成像模型，對(duì)攝像機(jī)模型進(jìn)行分析和標(biāo)定；結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室已有的試驗(yàn)條件，選用平行式的雙目立體視覺，并在此基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)確定兩攝像機(jī)的合理基線距離B=60mm和合理測量深度范圍z=[126，800]mm之間。 3.針對(duì)成熟番茄圖像的灰度和顏色特征，提出一種基于HIS顏色特征的成熟番茄識(shí)別技術(shù)。將機(jī)器視覺系統(tǒng)獲取的番茄RGB圖像，轉(zhuǎn)換成HIS圖像，然后根據(jù)H分量的

4、灰度分布用閾值法分割出成熟番茄區(qū)域；經(jīng)過空洞填充后，計(jì)算出番茄質(zhì)心坐標(biāo)。提取了單果，多果情況下的番茄質(zhì)心并做了分析，結(jié)果表明質(zhì)心誤差在0.5％左右，該方法對(duì)田間成熟番茄之間相互分離的情況有很好的識(shí)別效果。 4.分析了當(dāng)前立體視覺中的匹配方法，并對(duì)面積匹配和傅立葉變換匹配在番茄圖像中的應(yīng)用做了介紹，然后提出了一種在立體視覺中基于基準(zhǔn)點(diǎn)的匹配方法，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和自然(大棚)環(huán)境下做了實(shí)驗(yàn)論證，結(jié)果表明本算法有效，其匹配正確率可以達(dá)到