自然环境下葡萄采摘机器人采摘点的自动定位-IngentaConnect.PDF

第 31 卷 第 2 期 农 业 工 程 学 报 Vol.31 No.2 14 2015 年 1 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jan. 2015 ·农业装备工程与机械化· 自然环境下葡萄采摘机器人采摘点的自动定位 1,2 1※ 1 2 1 1 罗陆锋 ，邹湘军 ，熊俊涛 ，张 宇 ，彭红星 ，林桂潮 （1. 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 ； 2. 天津职业技术师范大学机械工程学院，天津 300222 ） 摘 要：针对葡萄果梗颜色复杂多变、轮廓不规则等影响因素使得采摘机器人难以准确对采摘点进行定位的问题，该文 提出一种基于改进聚类图像分割和点线最小距离约束的采摘点定位新方法。首先通过分析葡萄图像的颜色空间，提取最 能突显夏黑葡萄的 HSI 色彩空间分量 H ，运用改进的人工蜂群优化模糊聚类方法对葡萄果图像进行分割；然后对分割图 像进行形态学去噪处理，提取最大连通区域，计算该区域质心、轮廓极值点、外接矩形；再根据质心坐标与葡萄簇边缘 信息确定采摘点的感兴趣区域，在区域内进行累计概率霍夫直线检测，求解所有检测得出的直线到质心之间的距离，最 后选取点线距离最小的直线作为采摘点所在线，并取线段中点坐标作为采摘点。以从晴天顺光、晴天遮阴、阴天光照下 采集的 300 幅夏黑葡萄进行分类试验，结果表明，该方法的采摘点定位准确率达 88.33%，平均定位时间为 0.3467 s，可 满足采摘机器人对采摘点的定位需求，为葡萄采摘机器人提供了一种新的采摘点求解方法。 关键词：机器人；图像分割；定位；葡萄；采摘点 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2015.02.003 中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2015)-02-0014-08 罗陆锋，邹湘军，熊俊涛，等. 自然环境下葡萄采摘机器人采摘点的自动定位[J].农业工程学报，2015，31(2)：14－21. Luo Lufeng, Zou Xiangjun, Xiong Juntao, et al. Automatic positioning for picking point of grape picking robot in natural environment[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(2): 14 － 21. (in Chinese with English abstract) [5] 等 通过采集葡萄果对光的球面反射峰来进行葡萄颗粒 0 引 言 识别；Bac 等[6]使用辅助线作为视觉提示环绕在甜辣椒茎 葡萄营养价值非常丰富，被誉为世界四大水果之一。 秆上以便对目标进行识别定位。在国内，张铁中等[7]利用 在葡萄酒的酿造过程中，最耗费时间和人力的便是葡萄 草莓图像质心和果尖点来对采摘点进行识别与定位；熊 采摘。而由于葡萄生长环境的复杂性和不确定性、葡萄 俊涛等[8]利用 Hough 圆拟合方法先对柑橘图像进行分割， 果轮廓不规则，同时受树叶、枝条、光照等环境因素的