溫室缽苗移栽機器人健康苗圖像識別技術(shù)研究.pdf

1、工廠化育苗生產(chǎn)中，為滿足缽苗對生長空間和養(yǎng)分不斷增多的需求，需將其從高密度穴盤移植到低密度穴盤。而在實際生產(chǎn)中受種子發(fā)芽率限制、種子個體變異以及苗期管理環(huán)境差異，穴盤內(nèi)除未發(fā)芽及漏播的孔穴，還有不健康的幼苗，以致后續(xù)機械化批量移栽出現(xiàn)栽空、漏栽等現(xiàn)象?，F(xiàn)依靠手工完成區(qū)別健康苗與非健康苗，效率低且成本高，難以滿足集約化育苗生產(chǎn)的需求。所以，迫切需要在移栽穴盤苗之前對穴盤健康苗進行識別，實現(xiàn)高質(zhì)量移栽。
　　然而，現(xiàn)有健康苗識別技術(shù)上

2、，單純的依靠幼苗葉面積、顏色來識別幼苗的生長情況，對健康苗的識別很有局限性，本文改進現(xiàn)有圖像識別方法的基礎(chǔ)上，開發(fā)了多特征采集裝置的圖像識別系統(tǒng)，應(yīng)用機器視覺技術(shù)識別穴盤幼苗的生長情況，并利用多特征判斷穴盤內(nèi)的健康苗、劣苗、空穴，并對健康苗的根莖位置進行標定。主要研究內(nèi)容如下:
　　1.基于壯苗指數(shù)研究了辣椒穴盤苗各生物性狀與其壯苗指數(shù)間的相關(guān)關(guān)系與灰色關(guān)聯(lián)度;通過實驗研究，確定了本文健康苗圖像識別研究的重點在于辣椒穴盤幼苗葉片顏

3、色特征、莖粗特征、面積特征的提取，并通過分析滿足移栽條件的穴盤苗壯苗指數(shù)及其葉面積、莖粗特征參數(shù)之間的關(guān)系，確定了滿足移栽條件的辣椒穴盤苗的面積、莖粗特征的閾值，當辣椒穴盤苗的葉面積特征大于200mm2，莖粗特征大于1mm的穴盤苗為健康苗，可以對其移栽，而葉面積特征小于200mm2，或莖粗特征小于1mm，則不符合移栽要求，從農(nóng)學角度為健康苗的特征提取提供理論依據(jù)。
　　2.建立了具有多特征采集裝置功能的缽苗移栽機試驗平臺。該實驗平

4、臺由圖像識別系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和末端執(zhí)行器組成;建立了用圖像識別方法自動獲取穴盤苗莖粗特征的多特征圖像識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)由照明系統(tǒng)、CCD攝像頭、計算機及機器視覺軟件組成。
　　3.對采集的辣椒穴盤苗圖像進行預(yù)處理，比較分析圖像對比度增強、圖像分割、形態(tài)學處理在不同算法下的效果。通過圖像預(yù)處理，將圖像中的辣椒穴盤苗與背景分割，為后續(xù)提取辣椒穴盤苗特征參數(shù)做好充分準備。
　　4.對辣椒穴盤苗顏色、葉面積、莖粗特征提取，并在

5、此基礎(chǔ)上建立了基于多特征健康苗綜合評判方法，并設(shè)定了健康苗、空穴、劣苗的各特征量閾值范圍，為識別穴盤內(nèi)的健康苗、空穴、劣苗建立了標準。通過對比中心法、質(zhì)心定位法與手工法標記健康苗的根莖位置坐標的準確程度，選擇平均誤差和方差均較小的質(zhì)心定位法作為標記穴盤苗健康苗的根莖坐標的方法。
　　5.對穴盤內(nèi)的空穴、劣苗、健康苗進行逐一識別，實驗驗證，苗期為第10天時，72孔辣椒穴盤苗幼苗識別準確率為98.19％，隨著苗期的增長，健康苗識別率降