基于雙目立體視覺的水果識(shí)別與定位的研究

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1、碩士學(xué)位論文基于雙目立體視覺的水果識(shí)別與定位的研究Researchonrecognizingandlocatingoffruitbasedonbinocularstereovision作者姓名：宋西平導(dǎo)師（職稱）：李國琴副教授學(xué)科（專業(yè)）：機(jī)械工程提交論文日期：2016年3月分類號(hào)：學(xué)校代碼：10066密級(jí)：學(xué)號(hào)：03M080613045基于雙目立體視覺的水果識(shí)別與定位的研究Researchonrecognizingandlocatingoffruitbasedonbinocularstereovision作者姓名：宋西平導(dǎo)師（職稱）：李國琴副教授一級(jí)學(xué)科：機(jī)械工程學(xué)科（專業(yè)）

2、：機(jī)械工程年級(jí)：2013級(jí)提交論文日期：2016年3月學(xué)位授予單位：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)獨(dú)創(chuàng)性聲明聲明：本人所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，特授權(quán)天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)可以將學(xué)位論文的全

3、部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文，允許論文被查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日摘要機(jī)器人技術(shù)進(jìn)入了迅速發(fā)展的時(shí)期，機(jī)器人的智能化采摘作業(yè)對(duì)于改善傳統(tǒng)人工勞動(dòng)具有非常大的優(yōu)勢。而我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，水果產(chǎn)業(yè)占有重要比重，為了能夠降低水果采摘作業(yè)的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高采摘速度、實(shí)現(xiàn)智能化采摘，利用機(jī)器人技術(shù)實(shí)現(xiàn)水果的采摘是一種有效的方式。為了研究水果采摘機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)識(shí)別與定位的功能，本文采用雙目立體視

4、覺技術(shù)以葡萄水果為分析對(duì)象，對(duì)圖像獲取、目標(biāo)識(shí)別、采摘位置確定、空間定位及采摘機(jī)器人虛擬仿真等方面進(jìn)行了研究，為機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能采摘作業(yè)進(jìn)行了探索。本文的主要研究內(nèi)容如下：(1)通過分析葡萄果實(shí)圖像的顏色空間，針對(duì)夏黑葡萄本文利用直方圖模糊聚類算法結(jié)合H分量對(duì)葡萄目標(biāo)分割取得較好的效果；針對(duì)H分量在復(fù)雜條件下產(chǎn)生誤分割的現(xiàn)象，本文提出了基于H??×I分量結(jié)合閾值分割的技術(shù)，提高了夏黑葡萄分割的識(shí)別率；針對(duì)于單一采用顏色模型通過閾值分割技術(shù)易受環(huán)境光的影響，本文采用直方圖反向投影技術(shù)分割含有葡萄果實(shí)的圖像，該方法對(duì)特定色質(zhì)的葡萄具有較好的分割效果。(2)以葡萄果實(shí)圖像為研究對(duì)象，通

5、過分析葡萄果實(shí)在自然環(huán)境下的生長形態(tài)，本文對(duì)果梗未被遮擋狀態(tài)下的果實(shí)采摘點(diǎn)的識(shí)別定位進(jìn)行了研究，通過直線夾角閾值，可信區(qū)域、點(diǎn)到直線最小距離、深度距離約束條件對(duì)傳統(tǒng)葡萄摘點(diǎn)定位方式進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了采摘點(diǎn)定位于葡萄果梗中部的效果。(3)研究了基于雙目立體視覺的空間定位問題，對(duì)單目相機(jī)與雙目相機(jī)的標(biāo)定與定位原理進(jìn)行了研究。分別研究機(jī)器人雙目相機(jī)不平行結(jié)構(gòu)與雙目相機(jī)平行結(jié)構(gòu)坐標(biāo)空間定位原理，最終選取了執(zhí)行速度較快的雙目平行結(jié)構(gòu)的空間坐標(biāo)定位方式作為葡萄采摘機(jī)器人采摘點(diǎn)三維空間定位的方案。(4)研究了葡萄果實(shí)采摘點(diǎn)的立體匹配與空間位置計(jì)算問題。針對(duì)當(dāng)前已有的立體匹配算法的特點(diǎn)進(jìn)行了分

6、析，通過選取合適的立體匹配度量函數(shù)作為立體匹配方案，有利于提高葡萄果實(shí)采摘點(diǎn)三維空間定位的準(zhǔn)確率。(5)研究了采摘機(jī)器人采摘過程虛擬實(shí)驗(yàn)的仿真，利用雙目視覺采摘機(jī)器人虛擬模型對(duì)機(jī)器人從相機(jī)獲取圖像、采摘點(diǎn)定位、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)求解過程以及合理的軌跡規(guī)劃進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人采摘過程的虛擬仿真，為雙目視覺機(jī)器人虛擬實(shí)驗(yàn)的研究提供一定的借鑒意義。關(guān)鍵字：雙目立體視覺；葡萄果實(shí)；圖像分割；采摘點(diǎn)識(shí)別；空間定位IAbstractRobottechnologyhasenteredaperiodofrapiddevelopmentandtherobotintelligentpickingop

7、erationforimprovingthetraditionalmanuallaborisaverybigadvantage.Chinaisamajoragriculturalproductionandfruitindustryoccupiestheimportantproportion.Inordertoreducelaborintensityofpickingfruit,improvethepickingspeedandrealizeintelligentpicking,usingro