基于机器视觉的茶陇识别与采茶机导航方法-农业机械学报.PDF

２０１６年 １月 农 业 机 械 学 报 第 ４７卷 第 １期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１６．０１．００７ 基于机器视觉的茶陇识别与采茶机导航方法 汤一平　王伟羊　朱　威　翔　云 （浙江工业大学信息工程学院，杭州 ３１００２３） 摘要：为提高机器采摘茶叶整体质量及采摘效率，提出一种基于机器视觉的机采茶陇识别与采茶机导航的方法。 在采茶机器的前方配置摄像头用于获取待采摘茶陇的视频图像，对安装在采茶机上的摄像机内外参数进行离线标 定；对茶陇的视频图像用高斯滤波、颜色坐标系转换、局部 ＯＴＳＵ多阈值法图像分割、最小二乘法直线拟合等算法进 行处理，提取出茶陇的左右边缘线；根据标定结果计算出茶陇中心线，并在驾驶座的显示屏上标识出目前采茶机的 采摘状态，包括茶陇中心线和采茶机的偏移情况，提示驾驶员根据识别结果进行适当调整。实验结果表明，提出的 基于机器视觉的机采茶陇识别及采茶机导航的方法能有效解决目前机采茶叶老嫩茶叶一刀切下的弊端，为完全自 动化采摘奠定了基础。 关键词：采茶机；机器视觉；茶陇识别；导航 中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１６）０１００４５０６ ＴｅａＲｉｄｇｅＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄＮａｖｉｇａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｆｏｒＴｅａｐｌｕｃｋｉｎｇＭａｃｈｉｎｅ ＢａｓｅｄｏｎＭａｃｈｉｎｅＶｉｓｉｏｎ ＴａｎｇＹｉｐｉｎｇ　ＷａｎｇＷｅｉｙａｎｇ　ＺｈｕＷｅｉ　ＸｉａｎｇＹｕｎ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｅａｑｕａｌｉｔｙａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｐｌｕｃｋｉｎｇｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｔｅａｐｌｕｃｋｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ， ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄａｋｉｎｄｏｆｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｔｅａｒｉｄｇｅａｎｄｎａｖｉｇａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｔｅａ ｐｌｕｃｋｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｉｎｓｉｄｅａｎｄｏｕｔｓｉｄｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｃａｍｅｒａｏｆｆｌｉｎｅｗｅｒｅｃａｌｉｂｒａｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅｐｕｔｉｎｔｈｅｆｒｏｎｔｏｆｔｅａｐｌｕｃｋｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｆｏｒｇｅｔｔｉｎｇｔｈｅｖｉｄｅｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｂｏｕｔｔｈｅｔｅａｒｉｄｇｅ． Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅＧａｕｓｓｆｉｌｔｅｒｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｒｅｄｕｃｅｎｏｉｓｅｊａｍｍｉｎｇ，ａｎｄａｆｔｅｒｃｕｓｔｏｍｉｚｉｎｇｔｈｅ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｗｉｎｄｏｗ，ｔｈｅｌｏｃａｌＯＴＳＵｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｅｇｍｅｎｔｉｍａｇｅ，ｔｈｅｉｍａｇｅｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｈｅｃａｍｅｒａ．Ｔｈｅｎｔｈｅｐｏｉｎｔｓｗｈｉｃｈｂｅｌｏｎｇｅｄｔｏｔｈｅｅｄｇｅｌｉｎｅｓｏｆｔｈｅｔｅａｒｉｄｇｅｗｅｒｅｆｏｕｎｄａｎｄ ｎｏｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｓｐａｃｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ，ｔｈｅｓｐａｃｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｐｅｅｄａｎｄｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｔｏｆｉｎｄｔｈｅ ｐｏｉｎｔｓ．Ｌｅａｓｔｓｑｕａｒｅｌｉｎｅａｒｆｉｔｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｆｉｔｔｈｅｌｅｆｔａｎｄｒｉｇｈｔｅｄｇｅｌｉｎｅｓｏｆｔｈｅｔｅａｒｉｄｇｅ． Ｔｈｅｎｔｈｅｃｅｎｔｅｒｌｉｎｅｏｆｔｈｅｒｉｄｇｅｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄｔｈｅｓｔａｔｅｏｆｔｈｅ ｔｅａｐｌｕｃｋｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｃｅｎｔｅｒｌｉｎｅｏｆｔｈｅｒｉｄｇｅａｎｄｔｈｅｏｆｆｓｅｔｏｆｔｈｅｔｅａｐｌｕｃｋｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ， ｗａｓｓｈｏｗｅｄｏｎ