基于双目立体视觉的葡萄采摘防碰空间包围体求解与定位

无损收获是采摘机器人的研究难点之一,葡萄采摘过程中容易因机械碰撞而损伤果实,为便于机器人规划出免碰撞路径,提出一种基于双目立体视觉的葡萄包围体求解与定位方法。首先通过图像分割获得葡萄图像质心及其外接矩形,确定果梗感兴趣区域并在该区域内进行霍夫直线检测,通过寻找与质心距离最小的直线来定位果梗上的采摘点,运用圆检测法获取外接矩形区域内果粒的圆心和半径。然后运用归一化互相关的立体匹配法求解采摘点和果粒圆心的视差,利用三角测量原理求出各点的空间坐标。最后以采摘点的空间坐标为原点构建葡萄空间坐标系,求解葡萄最大截面,再将该截面绕中心轴旋转360°得到葡萄空间包围体。试验结果表明:当深度距离在1 000...

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Published in农业工程学报 Vol. 32; no. 8; pp. 41 - 47
Main Author 罗陆锋;邹湘军;叶敏;杨自尚;张丛;朱娜;王成琳
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 天津职业技术师范大学机械工程学院，天津 300222%华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室,广州,510642%天津职业技术师范大学机械工程学院,天津,300222 2016
华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室，广州 510642
Subjects
定位;收获;双目视觉;葡萄;防损采摘;空间包围体
双目视觉
葡萄
防损采摘
harvesting
定位
position control
grape
收获
空间包围体
binocular vision
bounding volume
undamaged picking
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ISSN1002-6819
DOI10.11975/j.issn.1002-6819.2016.08.006

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Summary:无损收获是采摘机器人的研究难点之一,葡萄采摘过程中容易因机械碰撞而损伤果实,为便于机器人规划出免碰撞路径,提出一种基于双目立体视觉的葡萄包围体求解与定位方法。首先通过图像分割获得葡萄图像质心及其外接矩形,确定果梗感兴趣区域并在该区域内进行霍夫直线检测,通过寻找与质心距离最小的直线来定位果梗上的采摘点,运用圆检测法获取外接矩形区域内果粒的圆心和半径。然后运用归一化互相关的立体匹配法求解采摘点和果粒圆心的视差,利用三角测量原理求出各点的空间坐标。最后以采摘点的空间坐标为原点构建葡萄空间坐标系,求解葡萄最大截面,再将该截面绕中心轴旋转360°得到葡萄空间包围体。试验结果表明:当深度距离在1 000 mm以内时,葡萄空间包围体定位误差小于5 mm,高度误差小于4.95%,最大直径误差小于5.64%,算法时间消耗小于0.69 s。该研究为葡萄采摘机器人的防损采摘提供一种自动定位方法。
Bibliography:11-2047/S
Luo Lufeng;Zou Xiangjun;Ye Min;Yang Zishang;Zhang Cong;Zhu Na;Wang Chenglin;Key Lab of Key Technology on Agricultural Machine and Equipment, Ministry of Education, South China Agricultural University;College of Mechanical Engineering, Tianjin University of Technology and Education
ISSN:1002-6819
DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.2016.08.006