基于形态学图像检测的机械手移栽穴苗识别技术

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1、基于形态学图像检测的机械手移栽穴苗识别技术张悦旺天津职业大学摘要:在机械手移栽穴苗的过程屮,针对取钵体导致的苗体根系存在不同程度的残缺、外漏等问题,提出一种基于形态学图像检测的机械手移栽穴苗识别技术。该技术分为以下3步:(1)通过确定形态学图像处理方法的衡量指标,确定了研究所采用的方案;(2)采用基于形态学的方法对穴苗进行图像处理仿真实验;(3)开发取钵体效果判定的软件系统并进行测试和实验。采用西瓜幼苗进行仿真实验,仿真结果表明:基于形态学图像处理的机械手移栽穴苗识别技术具有较好的实时性、稳定性和鲁

2、棒性。关键词:幼苗;形态学;图像处理;机械手移栽;作者简介:张悦旺(1976-),男,天津人,讲师,(E-mail)lrezab@163.com。收稿日期:2017-04-10基金:中国职业技术教育学会科研规划重点项目(201402Z01)RecognitionTechnologyofTransplantin£SeedlingofRobotHandBasedonMorphologicalImageDetectionZhangYuewangTianjinVocationalInstitute;Abst

3、ract:Intheprocessofmechanicaltransplantingseedlinginhandbecauseseedlingrootsfromthepotbodyleadtotheexistenceofincompleteandleakageproblemsindifferentdegree,thispaperpresentsamorphologicalimagedetectionofmechanicaltransplantingseedlingidentificationtech

4、nologybasedonhand.Thistechnologyisdividedintothefollowingthreesteps:(1)bydeterminingtheindexofmorphologicalimagedetectionmethod,soastodeterminetheresearchonthescheme;(2)usingthemethodbasedonmorphologyofseedlingimageprocessingsimulationexperiment;(3)the

5、developmenteffectofbowljudgmentsystemandtestandexperiment.Thesimulationresultsshowthattherecognitiontechniquebasedonmorphologicalimagedetectionhasgoodreal-timeperformance,stabilityandrobustness.Keyword:seedling;morphology;imagedetection;mechanicaltrans

6、planting;Received:2017-04-100引言目前,机械手进行移栽的过程通常为顺序移栽,即机械手臂按既定坐标和预定顺序依次移栽,使得机械手移栽穴苗会经常导致移栽后幼苗缓苗时间不同。其主要原因是在机械手移栽穴苗的过程中,取钵体导致的苗体根系存在不同程度的残缺及外漏等问题。由于幼苗的根系极易遭到外界环境的影响及在机械手移栽过程中夹持力的损伤,使得农作物的牛长期延迟,从一定程度上造成资金、人力及资源的浪费,从而影响农作物进行机械手移栽的效果[1]O目前,基于图像处理的穴苗识别技术的研究方法

7、主要有:分水岭算法⑵、根部特征方法固,以及求取幼苗叶片的而积方法⑷。与此同时,文献[5]和文献[6]中数学算法在图像处理中的应用越来越广泛;文献[7]和文献[8]中邹北骥和韩延祥等人釆用基于形态学图像处理方法进行取钵体效果的判别;文献[9]釆用形态学进行机械手移栽回研究,文献[10]和文献[11]采用图像边缘检测方法等进行研制。在形态学图像处理方法的基础之上,提出一种基于形态学图像检测的机械手移栽穴苗识别技术,采用形态学图像处理方法及时发现并补救残缺、外漏的根系,可以节约资源,有效地提高农作物移栽效

8、果。1形态学图像处理原理形态学在生物学中是指对动植物的特征进行处理的学科,而在图像处理领域中是指数学形态学[12]°数学形态学的目的是采用提取图像中对应形状及一定形态的结构元素进行度量,从而进行图像识别[13]。形态学图像处理形式表现为邻域运算,且将邻域称之为结构元素也1,将结构元素与相对应的灰度图像运算后的结果作为图像像素□旦,其运算包括腐蚀、膨胀、开运算和闭运算。1.1腐蚀进行腐蚀运算的目的是为了让图像缩小,如A图像被B腐蚀的表达式为A&B二{%丨(B)*GH0}

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