基于图像处理的番茄采摘机器人的设计学士学位论文.doc

青岛农业大学 毕 业 论 文（设计） 题 目: 基于图像处理的番茄采摘机器人的设计 姓 名： 学 院： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 2010.02 学 号： 指导教师： 李娟 2014 年 06 月 16 日 目 录摘 要 I Abstract II 1 绪论 1 1.1 研究的背景及意义 1 1.2 国外研究现状 1 1.3 国内研究现状 2 1.4 主要研究内容 3 2 采摘机器人硬件系统设计 5 2.1 系统整体方案设计 5 2.2 双目立体摄像机的选型 7 2.3 图像处理核心芯片的选型 7 2.4 下位机控制器选型与电路设计 13 2.5 采摘机械手自由度的降维方案和驱动设计 18 2.6 滑台限位和采摘手接触检测和设计 20 3 双目视觉定位模型及摄像机参数标定 22 3.1 双目视觉定位模型 22 3.2 摄像机标定方法 24 3.3 标定结果及分析 26 4 图像采集和预处理 29 4.1 图像采集 29 4.2 图像裁剪和二值化处理 29 4.3 图像滤波处理 31 4.4 番茄果实边缘检测与轮廓提取 32 4.5 图像显示调试方法设计 34 5 番茄果实的特征点和形心参数的提取 35 5.1 番茄果实圆周上特征点获取的方法设计 35 5.2 计算番茄果实的圆心和半径的方法设计 35 6 立体匹配和三维坐标计算 37 6.1 立体匹配 37 6.2 番茄果实的空间三维坐标的计算 37 7 上下位机通讯与下位机采摘设计 39 7.1 上位机与下位机串行通讯协议设计 39 7.2 上位机与下位机串行通讯寄存器配置 39 7.3 上位机和下位机串行通讯程序 40 7.4 下位机对番茄果实定位和采摘 41 8 软件开发环境配置 42 8.1 CCS开发环境配置 42 8.2 IAR开发环境配置 45 9 样机试验和总结 47 9.1 采摘机器人样机试验 47 9.2总结和展望 49 参考文献 51 致 谢 54 附 录 55 附录1 基于OpenCV的张正友标定算法程序（部分） 55 附录2 DSP 的主程序和图像采集程序（部分） 58 附录3 图像裁剪程序 61 附录4 图像阈值分割程序 62 附录5 中值滤波程序 63 附录6 索贝尔边缘检测程序 64 附录7 番茄果实圆周上特征点获取的程序（部分） 65 附录8 计算番茄果实的圆心和半径的算法（部分） 67 附录9 番茄果实的空间三维坐标定位的算法（部分） 69 附录10 上位机TMS320DM642的串行通讯寄存器配置及串行通讯程序 73 附录11 下位机MSP430F149的串行通讯程序 76 附录12 下位机对番茄果实定位和采摘的算法（部分） 78 基于图像处理的番茄采摘机器人的设计 摘 要依赖于人工作业成本高劳动强度大关键字：；；Design of Tomato Picking Robot Based on Image Processing Abstract At present, the tomato harvest work mostly depends on the artificial operation, which causes the problems of high-cost, high labor intensity etc. But now, the research of picking robot mainly focuses on the theoretical research. Few materialized productions, which use the computer as the controller, have the characteristics of big-system volume, high power-consumption, and high cost etc. To solve the above problems, this paper designs a tomato picking robot based on the DSP. The main design contents of this paper include the scheme design of r