【摘要】：柑橘是我國廣泛種植的水果之一,也是世界貿(mào)易量較大的一種水果。目前,柑橘采摘主要以人工方式為主,存在季節(jié)性突出、勞動強度大、成本高等問題。采摘機器人可有效減輕人工作業(yè)強度、降低生產(chǎn)成本,但自然環(huán)境下重疊果實的精準識別是智能采摘面臨的難題之一,因此,面向柑橘采摘機器人開展重疊果實的識別和定位技術(shù)研究具有重要意義。本論文依托重慶市重點產(chǎn)業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新專項項目,以自主研制的柑橘采摘機器人本體為平臺,基于雙目立體視覺技術(shù)開展針對自然環(huán)境下無遮擋重疊柑橘、被樹葉部分遮擋重疊柑橘的識別和定位技術(shù)研究。論文主要研究工作包括:1、雙目立體視覺系統(tǒng)的搭建與標定。搭建了柑橘采摘機器人雙目立體視覺系統(tǒng),并對雙目相機進行了標定。結(jié)果表明:左相機在x,y方向上的誤差分別為0.29743、0.25099個像素;右相機在x,y方向上的誤差分別為0.30286、0.25288個像素,滿足精度要求。2、重疊柑橘的分割與識別。結(jié)合Lab和HSV顏色空間,基于顏色特征實現(xiàn)了對圖像中柑橘區(qū)域的準確提取。在自然環(huán)境下,針對無遮擋重疊柑橘,提出了一種基于凹區(qū)域簡化和距離分析的果實分割方法,針對被樹葉部分遮擋的重疊柑橘,提出了一種基于輪廓曲率和距離分析的果實分割方法,實現(xiàn)了重疊果實的有效分割,并結(jié)合最小二乘橢圓擬合和圓擬合的方法進行了輪廓重建。在此基礎(chǔ)上,開展了戶外果園環(huán)境下重疊柑橘的分割、重建實驗,并通過輪廓重建誤差、不重合度和重建時間等三個指標對比分析了本文方法、RANSAC算法和Hough變換算法的分割、重構(gòu)效果及效率。結(jié)果顯示:基于本文方法所得到的評價指標最優(yōu),這表明本文針對無遮擋、被樹葉部分遮擋的重疊柑橘所提出的果實分割方法是有效的、可行的。3、重疊柑橘的三維空間定位。采用SURF算法對重疊柑橘圖像進行了特征點提取,并結(jié)合SSD算法、RANSAC算法和極線約束完成了特征點匹配;在此基礎(chǔ)上,確定了重疊柑橘果實中心的三維空間坐標,對重疊柑橘以果實中心深度值大小為判斷依據(jù),確定了重疊柑橘的遮擋關(guān)系,并對重疊柑橘中心深度進行了戶外測量對比實驗。結(jié)果表明:本文方法測量的平均誤差約6.38mm,滿足戶外空間定位需求。4、柑橘機器人雙目立體視覺系統(tǒng)的軟件界面設(shè)計與實現(xiàn)。在Qt5.8.0軟件編譯環(huán)境中,結(jié)合OpenCV3.10圖像處理庫,完成了柑橘采摘機器人視覺系統(tǒng)的軟件界面設(shè)計,實現(xiàn)了相關(guān)模塊功能的可視化。
【圖文】：

圖 1.1 重疊染色體分割 圖 1.2 重疊細胞分割在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域：Hannan M W 等[13]經(jīng)過多次實驗，提出了基于區(qū)域標記、割、邊緣檢測和直徑提取的立體視覺匹配算法，可以對不同光照條件和遮擋下

圖 1.1 重疊染色體分割 圖 1.2 重疊細胞分割在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域：Hannan M W 等[13]經(jīng)過多次實驗，提出了基于區(qū)域標記、割、邊緣檢測和直徑提取的立體視覺匹配算法，可以對不同光照條件和遮擋下
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP242;S225

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張軍平;;多媒體武術(shù)系統(tǒng)在智能采摘機器人中的應(yīng)用[J];農(nóng)機化研究;2020年04期

2 唐琳;陳誠;;農(nóng)業(yè)采摘機器人[J];科技進步與對策;2019年03期

3 敖茂堯;;果蔬采摘機器人的研究現(xiàn)狀與對策分析[J];裝備制造技術(shù);2019年03期

4 馬茵;田磊;韓孟洋;;基于WIFI數(shù)字圖像傳輸?shù)牟烧獧C器人交互終端研發(fā)[J];農(nóng)機化研究;2018年05期

5 鄭冰;楊文鉑;李航;;采摘機器人無線通信系統(tǒng)設(shè)計—基于LTE-advanced與微粒群算法[J];農(nóng)機化研究;2018年03期

6 谷利芬;謝芳;;基于多跳無線網(wǎng)絡(luò)和機器視覺的新式采摘機器人設(shè)計[J];農(nóng)機化研究;2018年03期

7 田磊;靳繼紅;;面向無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的臍橙采摘機器人定位研究[J];農(nóng)機化研究;2018年04期

8 張磊;;采摘機器人定位和導(dǎo)航研究—基于足球比賽動態(tài)路徑規(guī)劃[J];農(nóng)機化研究;2018年06期

9 王娜;湯金金;;采摘機器人運動目標逼近方法研究——基于分裂迭代和模糊算法[J];農(nóng)機化研究;2018年04期

10 任天麟;;基于武術(shù)飛腳動作學(xué)習(xí)的類人采摘機器人控制系統(tǒng)[J];農(nóng)機化研究;2018年12期

相關(guān)會議論文 前7條

1 何蓓;劉剛;;果樹采摘機器人研究綜述[A];2007年中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2007年

2 魏錫光;王庫;;仿自然環(huán)境條件下番茄采摘機器人設(shè)計研究[A];中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會電氣信息與自動化專業(yè)委員會、中國電機工程學(xué)會農(nóng)村電氣化分會科技與教育專委會2010年學(xué)術(shù)年會論文摘要[C];2010年

3 崔天時;陳天宏;;基于遺傳算法的采摘機器人軌跡規(guī)劃[A];黑龍江省農(nóng)業(yè)工程學(xué)會2011學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

4 石興祿;鄒湘軍;盧俊;陳強;陳燕;王紅軍;劉天湖;;虛擬采摘機器人統(tǒng)一建模與三維動態(tài)仿真[A];慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立50周年暨中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

5 袁挺;李偉;譚豫之;楊慶華;高峰;任永新;;溫室環(huán)境下黃瓜采摘機器人信息獲取技術(shù)研究[A];走中國特色農(nóng)業(yè)機械化道路——中國農(nóng)業(yè)機械學(xué)會2008年學(xué)術(shù)年會論文集（下冊）[C];2008年

6 張殿明;時會美;;農(nóng)業(yè)自動化領(lǐng)域中的機器人技術(shù)[A];Proceedings of 2010 National Vocational Education of Communications and Information Technology Conference (2010 NVCIC)[C];2010年

7 趙德安;姬偉;張超;李占坤;;果樹采摘機器人控制系統(tǒng)設(shè)計[A];中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會電氣信息與自動化專業(yè)委員會、中國電機工程學(xué)會農(nóng)村電氣化分會科技與教育專委會2010年學(xué)術(shù)年會論文摘要[C];2010年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 王心馨 虞涵棋;美國公司開發(fā)出蘋果采摘機器人[N];中國農(nóng)機化導(dǎo)報;2017年

2 全媒體記者 李寧艷;“智慧農(nóng)業(yè)”開啟新疆種植新模式[N];烏魯木齊晚報(漢);2017年

3 呂繼東 趙德安 姬偉 陳玉;淺談國內(nèi)外采摘機器人[N];中國農(nóng)機化導(dǎo)報;2014年

4 本報記者 段佳;果蔬采摘機器人有了三維視力[N];大眾科技報;2009年

5 本報記者 吳佩;機器人摘棉花可以識別好與壞[N];農(nóng)民日報;2011年

6 蘇報駐園區(qū)首席記者 董捷;蘋果熟不熟 機器“看”得出[N];蘇州日報;2019年

7 本報記者 李慧;未來,我們這樣搞農(nóng)業(yè)[N];光明日報;2010年

8 本報記者 張偉;創(chuàng)新科技 讓生活更精彩[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2013年

9 記者 呂兵兵 通訊員 李建忠;擎科技“大旗” 攀農(nóng)業(yè)“珠峰”[N];農(nóng)民日報;2012年

10 本報記者 劉歡;三萬余市民高校田間追蹤“食品安全”[N];北京日報;2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 李國利;多末端蘋果采摘機器人設(shè)計與研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

2 王麗麗;番茄采摘機器人關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2017年

3 賈偉寬;基于智能優(yōu)化的蘋果采摘機器人目標識別研究[D];江蘇大學(xué);2016年

4 顧玉宛;基于并行計算的蘋果采摘機器人關(guān)鍵技術(shù)研究[D];江蘇大學(xué);2016年

5 戚利勇;黃瓜采摘機器人視覺關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2011年

6 謝忠紅;采摘機器人圖像處理系統(tǒng)中的關(guān)鍵算法研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

7 呂強;柑橘采摘機器人工作場景信息感知技術(shù)與路徑規(guī)劃研究[D];江蘇大學(xué);2010年

8 王輝;機器視覺技術(shù)在果園自動化中的應(yīng)用研究[D];中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院;2011年

9 紀超;溫室果蔬采摘機器人視覺信息獲取方法及樣機系統(tǒng)研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

10 彭輝;基于計算機視覺的樹上柑橘自動識別和定位技術(shù)的研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉波;柑橘采摘機器人移動平臺視覺導(dǎo)航系統(tǒng)研究[D];重慶理工大學(xué);2019年

2 劉艷平;柑橘采摘機器人障礙物識別與定位方法研究[D];重慶理工大學(xué);2019年

3 劉灑;柑橘采摘機器人重疊果實分割與定位方法研究[D];重慶理工大學(xué);2019年

4 張慶怡;蘋果采摘機器人在線分級系統(tǒng)研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

5 張月偉;基于遙操作的移動式水果采摘機器人平臺的研制[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

6 段偉洋;蘋果采摘機器人夜間視覺檢測算法研究[D];天津理工大學(xué);2018年

7 段鵬飛;番茄采摘機器人夜間視覺系統(tǒng)研究[D];中國計量大學(xué);2017年

8 王勇樺;油茶果采摘機器人控制硬件平臺設(shè)計與分析[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2014年

9 時國定;采摘機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動用永磁同步電機伺服控制系統(tǒng)研究[D];江蘇大學(xué);2018年

10 趙德杰;蘋果采摘機器人視覺伺服系統(tǒng)的定位研究[D];江蘇大學(xué);2018年

，

本文編號：2611863