基于雙目立體視覺系統(tǒng)的設(shè)施農(nóng)業(yè)作物位置信息獲取.pdf

1、基于機器視覺技術(shù)的機器人在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，作為機器人重要的外部環(huán)境信息來源，機器視覺系統(tǒng)在目標的識別和定位方面發(fā)揮著巨大作用。本文應(yīng)用雙目立體視覺技術(shù)識別成熟番茄果實并確定其空間位置，為設(shè)施農(nóng)業(yè)內(nèi)作業(yè)的機器人采摘提供必要的目標信息。主要研究內(nèi)容如下： 1、綜述了國內(nèi)外設(shè)施農(nóng)業(yè)機器人技術(shù)的研究現(xiàn)狀和機器視覺技術(shù)在機器人中的應(yīng)用，特別闡述了立體視覺技術(shù)在目標識別和定位的研究進展，并指出了國內(nèi)外研究中所存在的問題。

2、 2、建立了適合本研究的立體視覺系統(tǒng)。該系統(tǒng)由圖像采集卡、CCD相機和工控機組成。 3、基于機器視覺技術(shù)的成熟番茄果實識別。利用彩色CCD相機在不同光照條件下采集圖像，通過對R、G、B三個分量的線性變換的研究，確定了用于圖像分割的彩色特征，并從植株背景中識別出成熟番茄，然后提取了二維圖像中番茄區(qū)域的形心和最小外接矩形的長和寬。 4、研究了基于特征匹配的立體視覺檢測成熟番茄果實位置信息的方法。分別提取了二維圖像上果實的形心

3、和邊緣特征，利用形心直接進行立體匹配，初步確定了果實的位置。采用鏈碼對果實的邊緣分段進行了描述，采用雙向匹配算法根據(jù)相關(guān)性確定匹配點，計算出深度值，根據(jù)不同的末端執(zhí)行件給出了采摘點在三維坐標系下的位置。該方法的計算時間小于0.07s，當(dāng)距離小于550mm時，誤差在±10mm以內(nèi)。 5、研究了基于區(qū)域匹配的立體視覺檢測成熟番茄果實位置信息的方法。根據(jù)二維圖像上番茄的形心和最小外接矩形的長和寬來確定ROI(regionofinter

4、est)，然后研究了該區(qū)域R、G、B三個彩色分量的特征，采用了適宜的線性變換I=(2×R-G-B)/4作為灰度值。選擇合適的匹配窗口并在右圖中設(shè)置了進行匹配計算的區(qū)域范圍，在該區(qū)域內(nèi)采用歸一化的相關(guān)量計算左右圖像中窗口的相似度，然后應(yīng)用兩次閾值法對匹配計算的結(jié)果進行判斷，決定匹配點，最后根據(jù)不同的末端執(zhí)行件給出了采摘點在三維坐標系下的位置。該方法的計算時間小于0.35s，雖然比基于特征匹配的立體視覺檢測方法所用的時間長，但可以獲得更多的