基于激光扫描三维图像树上苹果识别算法.PDF

２０１３年 ４月 农 业 机 械 学 报 第 ４４卷第 ４期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１３．０４．０３８ 基于激光扫描三维图像的树上苹果识别算法 １，２ １ ２ １ １ １ 冯　娟 　刘　刚　司永胜　王圣伟 　任　雯　周　薇 （１．中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室，北京 １０００８３； ２．河北农业大学信息科学与技术学院，保定 ０７１００１） 摘要：为消除不同光线和复杂背景的影响，提出了一种自动识别树上苹果的算法。使用激光视觉系统获取果树局 部的三维图像，参考设定的场景知识对图像背景进行简化；采用基于平滑频率曲线的自动阈值检测方法实现图像 的二值化；通过轮廓跟踪技术记录目标边界的走向，据此计算链码和与链码差，并根据两者在果树各部分的变化规 律确立相应的准则，以提取苹果的轮廓像素点；利用随机圆环法获得果实的形状特征完成对苹果的识别。实验结 果表明，该算法具有较好的实时性，当枝叶遮挡面积小于４０％时，果实的正确识别率高于９３７５％，且识别效果不受 光照条件与果实表面颜色的影响。 关键词：苹果　激光扫描　三维图像　识别 中图分类号：ＴＰ２４２６＋２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１３）０４０２１７０６ ＡｐｐｌｅＦｒｕｉｔＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎＡｌｇｏｒｉｔｈｍＢａｓｅｄｏｎＬａｓｅｒＳｃａｎｎｉｎｇ３ＤＩｍａｇｅ １，２ １ ２ １ １ １ ＦｅｎｇＪｕａｎ 　ＬｉｕＧａｎｇ　ＳｉＹｏｎｇｓｈｅｎｇ　ＷａｎｇＳｈｅｎｇｗｅｉ　ＲｅｎＷｅｎ　ＺｈｏｕＷｅｉ （１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｏｄｅｒｎＰｒｅｃｉｓｉｏｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＳｙｓｔｅｍＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ， ＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ ２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＨｅｂｅｉ，Ｂａｏｄｉｎｇ０７１００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒｒｅｃｏｇｎｉｚｉｎｇａｐｐｌｅｆｒｕｉｔｏｎｔｈｅｔｒｅｅｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｉｇｈｔａｎｄｃｏｍｐｌｅｘｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ．Ａｋｉｎｄｏｆ３Ｄｉｍａｇｅｏｆｆｒｕｉｔｔｒｅｅｗａｓａｃｑｕｉｒｅｄｗｉｔｈ ｌａｓｅｒｖｉｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｉｍａｇｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｗａｓｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｂｙｇｉｖｅｎｓｃｅｎｅｋｎｏｗｌｅｄｇｅ．Ａｄｏｕｂｌｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｂｉｎａｒｉｚｅｉｍａｇｅ．Ｃｏｎｔｏｕｒｔｒａｃｋｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎｃｈａｉｎｃｏｄｅｗａｓｕｓｅｄ ｔｏｒｅｃｏｒｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔａｒｇｅｔ’ｓｂｏｕｎｄａｒｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｃｈａｎｇｅｒｕｌｅｓｏｆｃｈａｉｎｃｏｄｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｒｅｌｅｖａｎｔ ｓｔａｎｄａｒｄｓｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｆｏｒｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｃｏｎｔｏｕｒｐｏｉｎｔｓｏｆａｐｐｌｅ．Ｓｈａｐｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｆｒｕｉｔｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙ ｒａｎｄｏｍｃｉｒｃｌｅｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｕｎｄｅｒｖａｒｉｏｕｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓ ｒｅａｌｔｉｍｅ．Ｉｔｓｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｒａｔｅｒｅａｃｈｅｄｔｏ９３７５％ｗｈｉｌｅｆｒｕｉｔａｒｅａｓｈｅｌｔｅｒｅｄｗａｓｌｅｓ