基于机器视觉的番茄图像匹配算法研究

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1、南京农业大学硕士学位论文基于机器视觉的番茄图像匹配算法研究姓名：吕宏明申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：姬长英20080601摘要基于机器视觉的番茄图像匹配算法研究亨两要目前，在我国农产品收获主要以手工采摘为主，尚未完全实现机械化。而发达国家农业生产过程基本上实现机械化，并在信息技术、计算机技术和控制技术的推动下，向自动化、智能化方向发展，农业生产正在走向精准、高效之路。作为实现农业现代化的一种手段一农业机器人的研究受到各国的重视，作为移动式采摘机器人主要解决3方面的问题：①机器人本体结构设计，②机器人的自主导航，③

2、目标的识别、匹配、定位与采摘。视觉系统作为实现目标的识别与定位的方式，显得尤为重要。目前，发达国家在农业生产自动化方面已开始应用机器视觉技术。我国农业机器人的研究刚刚起步，与发达国家相比还有很大的差距。因此抓住世界农业科技革命的机遇，及时研究以农业机器人为代表的新一代农业机械，对促进我国农业机械的自动化、智能化发展有着重要的意义。本研究以成熟番茄为研究对像，以番茄的匹配为研究目标，结合计算机视觉，对番茄收获机器人的视觉系统进行研究。主要研究内容包括：1基于机器视觉在农业生产中的实现条件，构建了采摘机器人双目视觉的硬件系统：2分析了

3、双目立体视觉的测量原理，基于小孔成像模型，对摄像机模型进行分析和标定；结合本实验室已有的试验条件，选用平行式的双目立体视觉，并在此基础上，通过实验确定两摄像机的合理基线距离B=60mm和合理测量深度范围z=[126，800】mill之间。3针对成熟番茄图像的灰度和颜色特征，提出一种基于HIS颜色特征的成熟番茄识别技术。将机器视觉系统获取的番茄RGB图像，转换成I-IIS图像，然后根据H分量的灰度分布用阈值法分割出成熟番茄区域；经过空洞填充后，计算出番茄质心坐标。提取了单果，多果情况下的番茄质心并做了分析，结果表明质心误差在o．5％

4、左右，该方法对田间成熟番茄之间相互分离的情况有很好的识别效果。4分析了当前立体视觉中的匹配方法，并对面积匹配和傅立叶变换匹配在番茄图像中的应用做了介绍，然后提出了一种在立体视觉中基于基准点的匹配方法，在实验室环境和自然(大棚)环境下做了实验论证，结果表明本算法有效，其匹配正确率可以达到94．5％，算法运行速度也得到了提高，达到机器人采摘田间番茄所需的要求。关键词：匹配；采摘机器人；番茄；激光斑；机器视觉ABSTRACTRESEARCHoNIMAGEMATCHINGARITHMETICFoRToMAToBASEDoNMACHINEV

5、ISIONTECHNOLOGYAtpresent，farmproductsareharvestedmainlybymanualinChina．However,withtheimpetusoftechnologysuchasinformation，computerandautomation，agriculturalmechanizationhascompletelybeenachievedindevelopedcountries，andithasbeenchangingtoautomatizationandintelligence，

6、whereagricultureisonthewayofachievingpreciseandefficientproduction．Agriculturalrobot，ameansofachievingagriculturalmodernization，isbeingemphasticallyresearchedinmanycountries．Researchonmobileharvestingrobotmainlyincludesthreeparts：designofbodystructure，autonomousnaviga

7、tionandrecognition，locationregistrationandharvestingoftheobjects．Visionsystem，ameansofachievingrecognitionandlocationoftheobjects，isespeciallyimportant．Atpresent，thetechnologyofmachinevisionhasbeenappliedinagriculturalautomationinmanydevelopedcountries。However,researc

8、honagdculturalrobotinChinaisatthebeginning，andthereisstillabigstepbehinddevelopedcountries．Hence，theresearchofagriculturalro