基于双目立体视觉的水果识别与定位的研究

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1、硕士学位论文基于双目立体视觉的水果识别与定位的研究Researchonrecognizingandlocatingoffruitbasedonbinocularstereovision作者姓名：宋西平导师（职称）：李国琴副教授学科（专业）：机械工程提交论文日期：2016年3月分类号：学校代码：10066密级：学号：03M080613045基于双目立体视觉的水果识别与定位的研究Researchonrecognizingandlocatingoffruitbasedonbinocularstereovision作者姓名：宋西平导师（职称）：李国琴副教授一级学科：机械工程学科（专业）

2、：机械工程年级：2013级提交论文日期：2016年3月学位授予单位：天津职业技术师范大学独创性声明声明：本人所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津职业技术师范大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津职业技术师范大学有关保留、使用学位论文的规定，特授权天津职业技术师范大学可以将学位论文的全

3、部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，允许论文被查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要机器人技术进入了迅速发展的时期，机器人的智能化采摘作业对于改善传统人工劳动具有非常大的优势。而我国是农业生产大国，水果产业占有重要比重，为了能够降低水果采摘作业的劳动强度、提高采摘速度、实现智能化采摘，利用机器人技术实现水果的采摘是一种有效的方式。为了研究水果采摘机器人能够实现目标识别与定位的功能，本文采用双目立体视

4、觉技术以葡萄水果为分析对象，对图像获取、目标识别、采摘位置确定、空间定位及采摘机器人虚拟仿真等方面进行了研究，为机器人实现智能采摘作业进行了探索。本文的主要研究内容如下：(1)通过分析葡萄果实图像的颜色空间，针对夏黑葡萄本文利用直方图模糊聚类算法结合H分量对葡萄目标分割取得较好的效果；针对H分量在复杂条件下产生误分割的现象，本文提出了基于H−∂×I分量结合阈值分割的技术，提高了夏黑葡萄分割的识别率；针对于单一采用颜色模型通过阈值分割技术易受环境光的影响，本文采用直方图反向投影技术分割含有葡萄果实的图像，该方法对特定色质的葡萄具有较好的分割效果。(2)以葡萄果实图像为研究对象，通

5、过分析葡萄果实在自然环境下的生长形态，本文对果梗未被遮挡状态下的果实采摘点的识别定位进行了研究，通过直线夹角阈值，可信区域、点到直线最小距离、深度距离约束条件对传统葡萄摘点定位方式进行了改进，实现了采摘点定位于葡萄果梗中部的效果。(3)研究了基于双目立体视觉的空间定位问题，对单目相机与双目相机的标定与定位原理进行了研究。分别研究机器人双目相机不平行结构与双目相机平行结构坐标空间定位原理，最终选取了执行速度较快的双目平行结构的空间坐标定位方式作为葡萄采摘机器人采摘点三维空间定位的方案。(4)研究了葡萄果实采摘点的立体匹配与空间位置计算问题。针对当前已有的立体匹配算法的特点进行了分

6、析，通过选取合适的立体匹配度量函数作为立体匹配方案，有利于提高葡萄果实采摘点三维空间定位的准确率。(5)研究了采摘机器人采摘过程虚拟实验的仿真，利用双目视觉采摘机器人虚拟模型对机器人从相机获取图像、采摘点定位、机器人运动学求解过程以及合理的轨迹规划进行了研究，实现了机器人采摘过程的虚拟仿真，为双目视觉机器人虚拟实验的研究提供一定的借鉴意义。关键字：双目立体视觉；葡萄果实；图像分割；采摘点识别；空间定位IAbstractRobottechnologyhasenteredaperiodofrapiddevelopmentandtherobotintelligentpickingop

7、erationforimprovingthetraditionalmanuallaborisaverybigadvantage.Chinaisamajoragriculturalproductionandfruitindustryoccupiestheimportantproportion.Inordertoreducelaborintensityofpickingfruit,improvethepickingspeedandrealizeintelligentpicking,usingro