柑橘是我國重要的水果產(chǎn)品之一,其世界貿(mào)易量也位居前三。目前,柑橘采摘仍以人工采摘為主,特別是丘陵地區(qū),由于坡度大且多居于高山上,更容易出現(xiàn)人員受傷的情況。因此,本課題組針對(duì)這一情況設(shè)計(jì)了一款適合丘陵山區(qū)的柑橘采摘機(jī)器人。研制的初代機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)無障礙的果實(shí)采摘,而對(duì)于復(fù)雜的柑橘果園情況,果實(shí)被枝干障礙物遮擋普遍存在,因此如何獲得果樹枝干信息以指導(dǎo)機(jī)械臂進(jìn)行避障采摘具有重要研究意義。本文以自然環(huán)境下柑橘果樹枝干為研究對(duì)象,基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和Kinect V2相機(jī)進(jìn)行了枝干的識(shí)別與定位研究。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:（1）目標(biāo)識(shí)別算法的選擇。介紹了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各結(jié)構(gòu)模塊,分析了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要目標(biāo)檢測(cè)算法,包括YOLO算法和Mask RCNN算法等,針對(duì)各算法識(shí)別效果和本文研究目的,確定了以Mask RCNN算法為基礎(chǔ)的算法模型。選擇該算法的主要原因是算法添加的mask分支,獲得的mask能對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確分割�；谶@一點(diǎn),本文對(duì)mask進(jìn)行了最小外接矩處理,獲得的外接矩邊框能夠更容易獲得枝干的偏轉(zhuǎn)信息,同時(shí)外接矩處理后的結(jié)果也為后續(xù)研究做好了鋪墊。（2）訓(xùn)練數(shù)據(jù)集的制作。上一個(gè)研究?jī)?nèi)容... 

【文章來源】：重慶理工大學(xué)重慶市

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究?jī)?nèi)容與安排
        1.3.1 研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 論文章節(jié)安排
    1.4 本章小結(jié)
第二章 基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)檢測(cè)算法
    2.1 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
        2.1.1 神經(jīng)元
        2.1.2 輸入層
        2.1.3 卷積層
        2.1.4 池化層
        2.1.5 輸出層
    2.2 基于卷積網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)典檢測(cè)算法
        2.2.1 RCNN算法
        2.2.2 YOLO算法
        2.2.3 Mask RCNN算法
    2.3 本章小結(jié)
第三章 基于Mask RCNN的枝干識(shí)別與二維重建
    3.1 采摘機(jī)器人視覺系統(tǒng)識(shí)別流程設(shè)計(jì)
    3.2 數(shù)據(jù)集的制作與訓(xùn)練
        3.2.1 數(shù)據(jù)集的采集
        3.2.2 目標(biāo)物的分類及標(biāo)記
    3.3 識(shí)別模型性能測(cè)試
        3.3.1 Mask RCNN
        3.3.2 識(shí)別實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    3.4 枝干二維圖像重建
        3.4.1 離散化識(shí)別存在的問題
        3.4.2 離散mask的最小外接矩
        3.4.3 基于外接矩的約束條件分析
        3.4.4 枝干二維重建
        3.4.5 枝干二維重建結(jié)果及性能分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 柑橘采摘機(jī)器人枝干三維定位
    4.1 相機(jī)工作環(huán)境的搭建
        4.1.1 標(biāo)定原理
        4.1.2 標(biāo)定實(shí)驗(yàn)
    4.2 柑橘果樹空間三維重建
        4.2.1 二維重建誤匹配處理
        4.2.2 枝干三維信息的獲取
    4.3 不同光照條件下枝干重建性能分析
    4.4 重建枝干定位誤差分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 柑橘采摘機(jī)器人采摘避障實(shí)驗(yàn)
    5.1 柑橘采摘機(jī)器人系統(tǒng)平臺(tái)
        5.1.1 采摘機(jī)械臂介紹
        5.1.2 采摘執(zhí)行器介紹
    5.2 相機(jī)與機(jī)械臂坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
        5.2.1 手眼標(biāo)定原理
        5.2.2固定手眼標(biāo)定實(shí)驗(yàn)
    5.3室外采摘避障實(shí)驗(yàn)
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 論文總結(jié)
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的論文及取得的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]基于顏色特征的自適應(yīng)閾值林木樹干識(shí)別研究[J]. 宋文龍,莫沖,王琢.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2019(16)
[3]基于RGB-D相機(jī)的油菜分枝三維重構(gòu)與角果識(shí)別定位[J]. 徐勝勇,盧昆,潘禮禮,劉泰格,周雨欣,汪波.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào). 2019(02)
[4]基于R-FCN深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器人疏果前蘋果目標(biāo)的識(shí)別[J]. 王丹丹,何東健.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2019(03)
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[8]“一帶一路”背景下我國柑橘出口價(jià)格波動(dòng)規(guī)律研究[J]. 侯曼,任旭,楊曉梅.  價(jià)格理論與實(shí)踐. 2017(11)
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博士論文
[1]中國水果出口價(jià)格決定的理論分析與實(shí)證研究[D]. 顏小挺.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2016
[2]立木枝干機(jī)器視覺識(shí)別技術(shù)研究[D]. 孫仁山.北京林業(yè)大學(xué) 2006

碩士論文
[1]非結(jié)構(gòu)環(huán)境下柑橘采摘機(jī)器人避障運(yùn)動(dòng)規(guī)劃研究[D]. 馬冀桐.重慶理工大學(xué) 2019
[2]柑橘采摘機(jī)器人移動(dòng)平臺(tái)視覺導(dǎo)航系統(tǒng)研究[D]. 劉波.重慶理工大學(xué) 2019
[3]柑橘采摘機(jī)器人障礙物識(shí)別與定位方法研究[D]. 劉艷平.重慶理工大學(xué) 2019
[4]柑橘采摘機(jī)器人采摘姿態(tài)及序列研究[D]. 張哲.重慶理工大學(xué) 2018
[5]蘋果收獲機(jī)器人果樹枝干信息獲取技術(shù)研究[D]. 李瑩瑩.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2012
[6]中國柑橘生產(chǎn)成本變動(dòng)及其對(duì)出口的影響[D]. 張玉.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3605619