隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展,農(nóng)村勞動(dòng)力日漸短缺,人工成本也隨之增加,現(xiàn)有的蘋果生產(chǎn)模式已不能匹配日益擴(kuò)大的蘋果生產(chǎn)規(guī)模,因此,將自動(dòng)采摘機(jī)器人引入果園替代人工作業(yè)成為現(xiàn)代蘋果產(chǎn)業(yè)智能化發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文以樹上成熟蘋果為對(duì)象,研究了自然環(huán)境下蘋果目標(biāo)的識(shí)別算法,以提高自動(dòng)采摘機(jī)器人果實(shí)采摘作業(yè)的精準(zhǔn)率,為其實(shí)際應(yīng)用提供方法參考。首先,研究了三種不同的圖像平滑算法,通過分析其各自的濾波特點(diǎn),選擇效果最好的5×5方形中值濾波器對(duì)圖像進(jìn)行降噪處理,以減少噪聲對(duì)后續(xù)分割的影響。其次,對(duì)基于閾值、基于邊緣檢測(cè)和基于特征聚類的三類圖像分割算法進(jìn)行了研究,對(duì)比其各自的分割效果,選擇最適合本文的K-means聚類算法對(duì)蘋果目標(biāo)進(jìn)行分割處理;然后,針對(duì)傳統(tǒng)K-means算法隨機(jī)選取初始聚類中心的缺陷,本文引入了一種結(jié)合關(guān)系對(duì)稱矩陣和度中心性的改進(jìn)K-means算法,最終提高了目標(biāo)分割的重合度,降低了分割誤差。接著,研究了蘋果目標(biāo)的輪廓提取方法,對(duì)于無遮擋的單果目標(biāo),先利用Canny邊緣檢測(cè)算子提取出目標(biāo)邊緣,然后采用三次樣條插值算法對(duì)提取的邊緣點(diǎn)進(jìn)行插值運(yùn)算,獲取光滑的果實(shí)目標(biāo)輪廓;對(duì)于被遮擋的單果目標(biāo),在檢... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

蘋果自動(dòng)采摘視覺系統(tǒng)組成框圖

西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文6自然環(huán)境下無遮擋單果目標(biāo)、有遮擋單果目標(biāo)和無遮擋重疊雙果目標(biāo)的分割和輪廓提取問題，提高蘋果自動(dòng)采摘視覺系統(tǒng)識(shí)別果實(shí)目標(biāo)的準(zhǔn)確性，為蘋果自動(dòng)化采摘提供技術(shù)支持和方法參考。根據(jù)上述研究內(nèi)容，本文的研究技術(shù)路線如圖1.2所示。圖1.2整體研究技術(shù)路線圖2）章節(jié)安排本文共分六章，各章節(jié)研究內(nèi)容安排如下：第一章為緒論部分，主要介紹了本文的研究背景與意義、蘋果目標(biāo)識(shí)別算法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、目前存在的問題以及論文的研究內(nèi)容與各章節(jié)安排。第二章為圖像平滑算法與彩色空間模型研究。首先，通過研究均值濾波、高斯濾波和中值濾波三種濾波算法的濾波效果，分析其各自所適應(yīng)的噪聲特點(diǎn)，選擇最適合本文的算法進(jìn)行降噪處理；其次，結(jié)合本文研究的需要，重點(diǎn)分析了RGB空間模型和L*a*b*空間模型的結(jié)構(gòu)和分量特點(diǎn)，為后續(xù)分割做理論準(zhǔn)備。第三章為圖像分割算法研究。對(duì)比閾值法、邊緣檢測(cè)法和K-means聚類法三類圖像

西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文12光也都可以分解成紅、綠、藍(lán)三種分量，其顏色方程如式(2.9)所示。BBGGRRM)()()((2.9)式中，M表示三基色混合后的光色，(R)、(G)、(B)分別表示紅、綠、藍(lán)的單位量，R、G、B分別表示紅、綠、藍(lán)三基色的數(shù)量。圖2.2RGB顏色空間模型圖RGB顏色空間模型符合大多數(shù)的成像硬件設(shè)備的顏色系統(tǒng)，因此利用這些設(shè)備采集到的圖像不需要轉(zhuǎn)換顏色空間便可以直接使用，這是RGB顏色空間模型的最大優(yōu)勢(shì)所在。但是RGB顏色空間模型的缺點(diǎn)也比較明顯，因?yàn)镽GB顏色空間屬于不均勻顏色空間之一，所以RGB三基色分量的相關(guān)性比較高，其中R和G的相關(guān)性為90%，G和B的相關(guān)性為94%，B和R的相關(guān)性為78%[21]，這就會(huì)導(dǎo)致在進(jìn)行顏色分離時(shí)很容易出現(xiàn)誤分離的現(xiàn)象，大大降低顏色分離的準(zhǔn)確性。2.2.2L*a*b*顏色空間模型相比于RGB顏色空間模型，L*a*b*顏色空間模型不受設(shè)備、光線和顏料的影響，并且該顏色空間模型包括人類可以看見的所有顏色要素，因此是一種感知均勻、最接近人類視覺的色彩空間[22][23]。L*a*b*顏色空間模型包含三個(gè)分量，其中有一個(gè)光亮度分量L*，還有兩個(gè)色度分量a*和b*。L*的取值范圍為從0到100，即從純黑色變換到純白色；a*的取值范圍為從+120到-120，顏色從粉紅色變化到灰色再變化到深綠色；b*的取值范圍同樣為從+120到-120，顏色從黃色變化到灰色再從變化到藍(lán)色[24]。L*a*b*顏色空間模型與RGB顏色空間模型相比，涉及到的算法復(fù)雜度較高，計(jì)算所需時(shí)間也比較長[25]，但是該模型不受外界各種因素的影響，能夠較好地反映出目標(biāo)物體的顏色，且色度分量和亮度分量互不干擾，有利于利用顏色特征進(jìn)行特征提齲


本文編號(hào)：3039250