基于平滑轮廓对称轴法的苹果目标采摘点定位方法-农业工程学报.PDF

第 31 卷 第 5 期 农 业 工 程 学 报 Vol.31 No.5 2015 年 3 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Mar. 2015 167 基于平滑轮廓对称轴法的苹果目标采摘点定位方法 ※ 王丹丹，徐 越，宋怀波 ，何东健 （西北农林科技大学机电学院，杨凌 712100 ） 摘 要：果实采摘点的精确定位是采摘机器人必须解决的关键问题。鉴于苹果目标具有良好对称性的特点，利用转动惯 量所具有的平移、旋转不变性及其在对称轴方向取得极值的特性，提出了一种基于轮廓对称轴法的苹果目标采摘点定位 方法。为了解决分割后苹果目标边缘不够平滑而导致定位精度偏低的问题，提出了一种苹果目标轮廓平滑方法。为了验 证算法的有效性，对随机选取的 20 幅无遮挡的单果苹果图像分别利用轮廓平滑和未进行轮廓平滑的算法进行试验，试验 结果表明，未进行轮廓平滑算法的平均定位误差为 20.678° ，而轮廓平滑后算法平均定位误差为4.542° ，比未进行轮廓平 滑算法平均定位误差降低了 78.035%，未进行轮廓平滑算法的平均运行时间为 10.2 ms，而轮廓平滑后算法的平均运行时 间为 7.5 ms，比未进行轮廓平滑算法平均运行时间降低了 25.839% ，表明平滑轮廓算法可以提高定位精度和运算效率。 利用平滑轮廓对称轴算法可以较好地找到苹果目标的对称轴并实现采摘点定位，表明将该方法应用于苹果目标的对称轴 提取及采摘点定位是可行的。 关键词：机器人；算法；水果；苹果目标；目标定位；平滑轮廓；转动惯量；对称轴 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2015.05.024 中图分类号：TP391.41 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2015)-05-0167-08 王丹丹，徐 越，宋怀波，等. 基于平滑轮廓对称轴法的苹果目标采摘点定位方法[J]. 农业工程学报，2015，31(5)： 167－174. Wang Dandan, Xu Yue, Song Huaibo, et al. Localization method of picking point of apple target based on smoothing contour symmetry axis algorithm[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(5): 167 －174. (in Chinese with English abstract) 椒果实。谢忠红等[16]提出基于凹点有哪些信誉好的足球投注网站的方法对重叠的 0 引 言 桃子目标进行快速定位。项荣等[17]提出了一种基于组合 果实采摘机器人是现代农业生产发展的主要方向之 匹配方法及深度校正模型的双目立体视觉测距方法来定 一，其关键在于如何利用机器视觉技术实现果实的准确 位番茄。Ji等[18]提出了一种自动识别苹果的方法，该方法 识别与精确定位[1-3] 。在自然场景下，果实的生长姿态受 首先对预处理后的苹果图像进行中值滤波以去除噪声， 土地、季节、天气等自然条件的影响而存在较大的差异， 然后综合利用区域生长法和颜色特征