基于雙目視覺的棉花識(shí)別與定位系統(tǒng)研究.pdf

1、棉花是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物，也是關(guān)系國計(jì)民生的重要物資，然而棉花采摘技術(shù)的落后卻大大制約著我國棉花的產(chǎn)量。針對(duì)我國人工采棉的采摘效率低、效果差和采摘成本高的缺點(diǎn)，以及手持式和背負(fù)式采棉機(jī)也面臨著纖維短和純凈度低的問題，智能采棉機(jī)的研究具有重要的意義，而棉花空間位置的提取是智能采棉機(jī)的關(guān)鍵。
　　本文在研究國內(nèi)外現(xiàn)有棉花種植技術(shù)和采棉技術(shù)的基礎(chǔ)上，首先以南疆阿克蘇地區(qū)“新陸早50號(hào)”棉種的種植模式為基礎(chǔ)，建立棉花種植的物理模型，再建立

2、棉花種植的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。搭建并調(diào)試含有三個(gè)移動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的四自由度實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，模擬采棉機(jī)在棉田的運(yùn)行情況?？紤]影響攝像的各種因素，設(shè)計(jì)攝像頭安裝的四因素四水平的正交試驗(yàn)，運(yùn)用USB雙目攝像頭模組進(jìn)行拍攝獲得原始的圖像數(shù)據(jù)，再對(duì)拍攝的圖像進(jìn)行圖像清晰度的評(píng)價(jià)，得到攝像頭安裝的最佳高度H為95cm、最佳角度θ為30°、最佳運(yùn)行速度V為100mm/s和最佳光照L為2.2萬lux。通過雙目攝像頭對(duì)7*9的標(biāo)靶圖像進(jìn)行拍攝，再使用張正友標(biāo)定法對(duì)雙目攝像

3、頭進(jìn)行標(biāo)定，獲得雙目攝像頭的內(nèi)參和外參。
　　然后，把雙目攝像頭安裝在最佳的位置，并按照最佳的運(yùn)行速度100mm/s勻速移動(dòng)對(duì)棉花的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行拍攝，獲得原始的圖像數(shù)據(jù)。使用Matlab把左右兩幅對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行灰度化、圖像增強(qiáng)和二值化前處理，再對(duì)圖像進(jìn)行區(qū)域分割和基于SIFT的特征點(diǎn)提取，左側(cè)和右側(cè)棉花圖像中分別提取到156個(gè)和144個(gè)特征點(diǎn)，并對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行描述。
　　最后，基于SIFT對(duì)提取的左右圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行匹配，

4、對(duì)左右兩圖的區(qū)域中能夠成功匹配的52對(duì)特征點(diǎn)相似性d(Ri,Si)值按照從小到大進(jìn)行排序，選取相似性排前三名的特征點(diǎn)，以該三點(diǎn)計(jì)算出的重心作為棉花的重心?；谄叫须p目視覺理論，對(duì)棉花進(jìn)行三維重建，提取三維空間位置，進(jìn)行實(shí)測(cè)得到棉花的實(shí)測(cè)三維空間位置，對(duì)比提取的三維空間位置和實(shí)測(cè)的三維空間位置得到各個(gè)方向平均偏差分別為-Δx=1.8727mm，-Δy=0.5686mm，-Δz=2.4793mm，誤差較小，達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?br>　　論文從建