【摘要】：為了降低番茄采收人力成本,提高作業(yè)效率,上世紀(jì)90年代已經(jīng)開(kāi)始番茄自動(dòng)采摘機(jī)器人相關(guān)技術(shù)研究。果實(shí)識(shí)別定位單元作為采摘機(jī)器人的關(guān)鍵部件,對(duì)于溫室非結(jié)構(gòu)環(huán)境下自動(dòng)采收作業(yè)效果具有重要影響。在光照多變、背景各異、目標(biāo)隨機(jī)分布以及果實(shí)簇生遮擋的環(huán)境下,能否準(zhǔn)確自動(dòng)獲取果實(shí)采摘信息,已成為制約采摘機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。本課題以溫室栽培環(huán)境下的番茄為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)了一種基于結(jié)構(gòu)光視覺(jué)的番茄采摘機(jī)器人果實(shí)識(shí)別定位系統(tǒng)。利用線結(jié)構(gòu)光的定位特性,解決了雙目視覺(jué)的因目標(biāo)遮擋等原因而造成的匹配難題以及重疊果實(shí)的分割問(wèn)題。具體研究?jī)?nèi)容和成果如下：(1)依據(jù)番茄采摘機(jī)器人對(duì)視覺(jué)系統(tǒng)的要求,設(shè)計(jì)了一套線結(jié)構(gòu)光視覺(jué)定位系統(tǒng),并基于攝像機(jī)的成像幾何模型和線結(jié)構(gòu)光數(shù)學(xué)模型,分析了線結(jié)構(gòu)光視覺(jué)系統(tǒng)的定位原理。通過(guò)標(biāo)定確定了攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)及線結(jié)構(gòu)光參數(shù)。(2)對(duì)結(jié)構(gòu)光視覺(jué)系統(tǒng)的識(shí)別定位方法進(jìn)行了介紹,分析比較了成熟番茄果實(shí)各類提取算法,最終得出了基于(R-G)圖像分割算法,可以充分突顯不同太陽(yáng)光照條件下成熟果實(shí)與背景的色彩特征差異；分析比較了線激光條紋的提取方法,并根據(jù)結(jié)構(gòu)光條紋亮度梯度向量,采用灰度重心法提取光條紋中心線；分析了果實(shí)的定位方法,對(duì)于單個(gè)果實(shí),通過(guò)一次掃描擬合圓,并以圓心作為果實(shí)中心；對(duì)于重疊多果,通過(guò)多次掃描,灰度距離映射關(guān)系建立光條紋中心線上各點(diǎn)深度圖像,利用重疊果實(shí)間的深度差異通過(guò)閾值分割等到單個(gè)果實(shí)上的光條紋中心線,再進(jìn)行空間球面擬合,最終以得出的球面中心作為目標(biāo)果實(shí)中心。(3)對(duì)番茄采摘機(jī)器人進(jìn)行了系統(tǒng)性的設(shè)計(jì),詳細(xì)介紹了采摘機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu),包括軌道車、機(jī)械臂、采摘末端執(zhí)行器以及線結(jié)構(gòu)光視覺(jué)系統(tǒng)。并依據(jù)番茄采摘機(jī)器人的作業(yè)要求和作業(yè)流程,基于Windows開(kāi)發(fā)環(huán)境,利用Visual C++編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)了番茄采摘機(jī)器人控制系統(tǒng)。(4)通過(guò)定位精度試驗(yàn)與采摘試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)線結(jié)構(gòu)光視覺(jué)系統(tǒng)的定位誤差在10mm以內(nèi),采摘機(jī)器人的采摘成功率在80%以上。
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：S225.92;TP242

【參考文獻(xiàn)】

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1 荀一;陳曉;李偉;劉剛;許晨光;;基于輪廓曲率的樹(shù)上蘋果自動(dòng)識(shí)別[J];江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年06期

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本文編號(hào)：2669629