番茄收獲機(jī)器人中視覺目標(biāo)的自動(dòng)分割與識(shí)別.pdf

1、農(nóng)產(chǎn)品(特別是水果)的自動(dòng)化收獲機(jī)器人有著良好的應(yīng)用前景。在國外，這項(xiàng)工作已經(jīng)進(jìn)行了很多年，并且取得了一定的研究成果；而在國內(nèi)，這個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究還相對(duì)落后，離實(shí)際應(yīng)用還有很大距離。本文以成熟的紅色番茄為研究對(duì)象，從番茄收獲的實(shí)際情況出發(fā)，利用番茄的顏色特征，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)自然場(chǎng)景下的成熟番茄進(jìn)行自動(dòng)分割與識(shí)別的方法，為以后實(shí)現(xiàn)番茄的準(zhǔn)確定位與機(jī)械采摘打下基礎(chǔ)。 基于上述目的，本文主要完成的工作有：1.針對(duì)自然環(huán)境的復(fù)雜多變

2、，本文采集了番茄在不同自然環(huán)境下的大量彩色圖片以保證能對(duì)所解決的問題有較全面的認(rèn)識(shí)，從而使設(shè)計(jì)的算法具有良好的適應(yīng)性。 2.統(tǒng)計(jì)了番茄的各類顏色分布直方圖，分析了番茄的顏色特征，為下一步圖像的分割與識(shí)別提供判斷依據(jù)。設(shè)計(jì)了常見的基于邊界和區(qū)域的分割方法，然后試驗(yàn)分析了這些方法對(duì)番茄的色度及各類色差圖像的分割效果。大量的試驗(yàn)表明這些方法仍存在的一些不足：對(duì)自然環(huán)境的變化適應(yīng)性較差，算法的穩(wěn)定性還有待提高。 3.提出了將神經(jīng)

3、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于番茄圖像分割的方法，分析了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的可行性，然后設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出和網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)類型，并對(duì)該網(wǎng)絡(luò)做了進(jìn)一步的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn)分析，確定了網(wǎng)絡(luò)的最佳參數(shù)。試驗(yàn)表明，該網(wǎng)絡(luò)的分割效果優(yōu)于前面的常規(guī)方法，但仍有值得研究的地方。 4.本文針對(duì)在實(shí)際情況中可能存在的幾種情況下的番茄目標(biāo)位置識(shí)別問題(番茄被遮擋，多個(gè)番茄重疊)做了討論研究。計(jì)算了番茄目標(biāo)識(shí)別中幾個(gè)有用的形狀和位置特征量。對(duì)于重疊的番茄，本文提出了使用距離算法和分