視覺伺服在棉花裸根苗分離技術(shù)中的應(yīng)用.pdf

1、視覺伺服技術(shù)近年來發(fā)展較快,在各行各業(yè)都取得了較多的應(yīng)用成果。機(jī)器視覺所賦予機(jī)器人的視覺能力使得機(jī)器人得到了柔性工作能力,這對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物的無損傷作業(yè)具有較大的意義,是農(nóng)業(yè)機(jī)械研究的一個(gè)重要方向。目前,由于各種原因的制約,視覺伺服系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的運(yùn)用較少。本文在論述了國內(nèi)外視覺伺服發(fā)展的現(xiàn)狀以及視覺伺服在農(nóng)業(yè)機(jī)械上的應(yīng)用基礎(chǔ)上,結(jié)合公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(nyhyzx-005):“機(jī)械手式全自動(dòng)裸根苗移栽機(jī)研制”,研究了視覺伺服系

2、統(tǒng)在棉花幼苗分離工作中得到應(yīng)用。本文所做工作主要有以下幾個(gè)方面:
　　 1、對(duì)國內(nèi)外視覺伺服發(fā)展的現(xiàn)狀以及視覺伺服在農(nóng)業(yè)機(jī)械方面的應(yīng)用做了系統(tǒng)研究,并對(duì)視覺伺服在棉幼苗分離中的工作形式做了分析。
　　 2、利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件搭建了視覺伺服平臺(tái)。對(duì)伺服系統(tǒng)建立了逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,并對(duì)其求解。在張友正平面標(biāo)定法的基礎(chǔ)上對(duì)攝像頭進(jìn)行了考慮徑向畸變的內(nèi)外部參數(shù)標(biāo)定。
　　 3、對(duì)于棉幼苗提出兩種圖像處理方法以對(duì)應(yīng)單株苗的

3、處理以及多株苗處理。對(duì)于單株苗,通過觀察設(shè)定其分離作業(yè)位置為莖部靠近第一子葉處,此處以及葉片部分均為綠色,運(yùn)用超綠色法對(duì)棉幼苗進(jìn)行灰度化可將此處重點(diǎn)突出。在對(duì)幾種圖像分割法進(jìn)行研究后,利用Ostu法計(jì)算了單株棉幼苗的最佳分割閾值對(duì)其進(jìn)行了圖像分割。為便于后期的棉花幼苗識(shí)別運(yùn)用了數(shù)學(xué)形態(tài)法,對(duì)單株棉幼苗進(jìn)行了填充、細(xì)化等處理。對(duì)于多株苗,由于其枝葉交錯(cuò),超綠色法較難對(duì)其特征進(jìn)行表征。通過研究,提出將其莖部中部作為分離作業(yè)位置并利用基于色彩

4、的圖像分割對(duì)棉幼苗進(jìn)行分割。方法是利用HSV顏色空間內(nèi)的H分量將棉幼苗圖像灰度化,結(jié)合最小閾值二值化方法提出一種直方圖包絡(luò)線閾值法對(duì)多株苗進(jìn)行了圖像分割,相對(duì)于其他方法有較好的分離效果。
　　 4、對(duì)于單株棉幼苗,選擇了9×9的加權(quán)模板對(duì)單株棉幼苗的細(xì)化圖像進(jìn)行匹配,并設(shè)計(jì)了防誤判法與去除冗余點(diǎn)法則,有效的對(duì)所需特征點(diǎn)進(jìn)行了識(shí)別。對(duì)于多株苗,使用了基于幾何信息的識(shí)別方法,通過棉花幼苗二值化圖像中各圖像塊的面積以及長寬比的比較對(duì)棉