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。機器視覺所賦予機器人的視覺能力使得機器人得到了柔性工作能力,這對于農(nóng)業(yè)機械實現(xiàn)農(nóng)作物的無損傷作業(yè)具有較大的意義,是農(nóng)業(yè)機械研究的一個重要方向。目前,由于各種原因的制約,視覺伺服系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)機械上的運用較少。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)機械上的應(yīng)用基礎(chǔ)上,結(jié)合公益性行業(yè)科研專項(nyhyzx-005):“機械手式全自動裸根苗移栽機研制”,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方面:
　　 1、對國內(nèi)外視覺伺服發(fā)展的現(xiàn)狀以及視覺伺服在農(nóng)業(yè)機械方面的應(yīng)用做了系統(tǒng)研究,并對視覺伺服在棉幼苗分離中的工作形式做了分析。
　　 2、利用實驗室現(xiàn)有實驗條件搭建了視覺伺服平臺。對伺服系統(tǒng)建立了逆運動學(xué)方程,并對其求解。在張友正平面標定法的基礎(chǔ)上對攝像頭進行了考慮徑向畸變的內(nèi)外部參數(shù)標定。
　　 3、對于棉幼苗提出兩種圖像處理方法以對應(yīng)單株苗的

3、處理以及多株苗處理。對于單株苗,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,運用超綠色法對棉幼苗進行灰度化可將此處重點突出。在對幾種圖像分割法進行研究后,利用Ostu法計算了單株棉幼苗的最佳分割閾值對其進行了圖像分割。為便于后期的棉花幼苗識別運用了數(shù)學(xué)形態(tài)法,對單株棉幼苗進行了填充、細化等處理。對于多株苗,由于其枝葉交錯,超綠色法較難對其特征進行表征。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、的圖像分割對棉幼苗進行分割。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)線閾值法對多株苗進行了圖像分割,相對于其他方法有較好的分離效果。
　　 4、對于單株棉幼苗,選擇了9×9的加權(quán)模板對單株棉幼苗的細化圖像進行匹配,并設(shè)計了防誤判法與去除冗余點法則,有效的對所需特征點進行了識別。對于多株苗,使用了基于幾何信息的識別方法,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棉