為解決果疏采摘所需勞動成本過高等問題,實現(xiàn)果園管理自動化、無人化,研究果蔬采摘機器人成為現(xiàn)如今的熱門話題。提前構建采摘環(huán)境,會為機器人采摘的避障工作節(jié)省時間。本文將主要以蘋果果樹為識別與研究對象,搭建果樹模型與雙目立體視覺系統(tǒng),完成果樹上果實與枝葉的識別與圖像分割,完成雙目相機的標定,確定出適合采摘環(huán)境中的標定條件,完成雙目視覺中果樹圖像的匹配與三維重構,主要研究內(nèi)容如下:通過對視覺應用中顏色空間的對比,選擇RGB顏色空間對果樹圖像中的果實與枝葉進行分割,提出一種圖像預處理的方法,銳化與均值濾波結合處理圖像;對圖像進行形態(tài)學處理,得到二值圖像,提出一種最大外接圓法擬合二值圖像中的果實輪廓,將圖像轉(zhuǎn)化為二維像素點集,編寫程序完成邊界擬合,通過對多組圖像進行處理,比較傳統(tǒng)的Hough圓變換法,驗證本文方法的適用性;提出最大外接矩形法處理枝葉圖像,完成果樹圖像中果實與枝葉的識別。完成攝像機的標定并獲取基本參數(shù),通過對攝像機成像與標定原理的研究,采用控制變量法,探究不同標定板尺寸與不同光照環(huán)境,對相機標定精度的影響,確定適合采摘環(huán)境下的標定條件,提高標定精度;最終根據(jù)所得結論,完成攝像機的標定... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

黃瓜采摘機器人

國內(nèi)外一些國家都紛紛開始此方國外以美國、日本等一些發(fā)達國家為主，及應用（如圖 1-1 為荷蘭生產(chǎn)的黃瓜采摘人）。但是這些機器人并未實現(xiàn)商品化，蔬生長的植物為主，對此的三維重構，主體匹配、目標深度信息的獲取、三維重建圖 1-1 黃瓜采摘機器人

Parrish 和 Goksel 根據(jù)相關識別理論提出了一種簡易的果器增強了葉子和蘋果的對比度，利于蘋果果實的識別。mura 等人，利用紅色果實與非紅色枝干與枝葉顏色不同[簡單的識別，之后對紅色西紅柿的采摘機器人展開研究，世界第一臺果蔬采摘機器人。我國尹建軍等人，在針對番茄采摘機器人的視覺系統(tǒng)研柱狀圖的算法[9]。2005 年，蔡建榮等人最先將彩色空間中顏色空間[10]，與 Otsu 自動閾值算法自動獲取閾值相結合依據(jù)顏色與形狀等信息對西紅柿果實進行識別，但只針信息提出識別方法，并未對障礙物進行識別，不利于避楊亮等[11]人針對黃瓜葉片的建模分析（如圖 1-3），提出葉片邊緣及葉脈的特征點；對黃瓜葉片邊緣和葉脈，利行擬合，利用 Delaunay 三角化方法和三角網(wǎng)格進行分析方法，用以增加所構建出模型的真實感。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于視差與灰度雙層支持窗的立體匹配算法[J]. 李小林,李文國,李浩.  電子科技. 2019(11)
[2]Development of real-time onion disease monitoring system using image acquisition[J]. Du-Han KIM,Kyeong-Hwan LEE,Chang-Hyun CHOI,Tae-Hyun CHOI,Yong-Joo KIM.  Frontiers of Agricultural Science and Engineering. 2018(04)
[3]基于相似背景與HSV空間顏色直方圖的目標跟蹤[J]. 張宇陽.  電光與控制. 2019(04)
[4]基于OpenCV的雙目立體匹配方法[J]. 孫道輝,孫麗君,陳天飛.  軟件導刊. 2018(09)
[5]基于雙目立體視覺的三維重建方法[J]. 張如如,葛廣英,申哲,朱榮華,張廣世,孫群.  揚州大學學報(自然科學版). 2018(03)
[6]攝像機標定方法的比較分析[J]. 胡松,王道累.  上海電力學院學報. 2018(04)
[7]雙目立體視覺分步標定及精度分析[J]. 曲華,吳朝娜.  天津工業(yè)大學學報. 2018(03)
[8]立體匹配算法研究綜述[J]. 曾文獻,郭兆坤.  河北省科學院學報. 2018(02)
[9]基于彩色圖像分割的果實目標識別[J]. 席澤雅,趙瑞芳,馬寧.  電腦迷. 2018(06)
[10]基于邊緣檢測和Hough變換的圓定位算法[J]. 安培源,張華.  浙江理工大學學報(自然科學版). 2018(05)

博士論文
[1]數(shù)字圖像去噪、銳化與顏色增強研究[D]. 劉千順.浙江大學 2016
[2]激光跟蹤儀高精度坐標測量技術研究與實現(xiàn)[D]. 范百興.解放軍信息工程大學 2013

碩士論文
[1]光照環(huán)境對蘋果采摘機器人識別與定位影響規(guī)律的研究[D]. 李爽義.燕山大學 2018
[2]基于Kinect的蘋果樹三維重建方法研究[D]. 余秀麗.西北農(nóng)林科技大學 2016
[3]基于視覺引導的搬運機器人多目標識別及抓取姿態(tài)研究[D]. 熊健.湖北工業(yè)大學 2016
[4]蘋果采摘機器人視覺系統(tǒng)識別基礎方法的研究[D]. 陳鷗.燕山大學 2016
[5]全局立體匹配快速算法研究[D]. 劉小偉.東北大學 2015
[6]基于OpenCV的雙目立體視覺系統(tǒng)定標與三維重構技術研究[D]. 周鵬.寧夏大學 2015
[7]基于立體視覺的雙目匹配[D]. 李嬌.南京理工大學 2015
[8]蘋果采摘機器人視覺系統(tǒng)技術基礎研究[D]. 丁乙.燕山大學 2014
[9]自然環(huán)境下蘋果采摘機器人視覺系統(tǒng)的關鍵技術研究[D]. 王晉.燕山大學 2014
[10]球形果采摘機器人視覺系統(tǒng)設計與開發(fā)[D]. 張潔.燕山大學 2011



本文編號：2993742