基于双目视觉的棉花识别与定位系统研究

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1、：１０３６４Ｕ４６３．２１８单位代码分类号：；１３７２０４７０．学密级号，極农业大学学位论文基于双目视觉的棉花识别与定位系统研究Ｃｏｔｔｏｎｉｄｅｎｔ讯ｃａｔｉｏｎａｎｄｏｓ化ｉｏｎｉｎｓｓｔｅｍｐｇｙｂａｓｅｄｏｎｂｉｎｏｃｕｌａｒｖｉｓｉｏｎ研巧生：牛顺义指导教师＇：夏萍教授．申请学位口类级别；工学硕壬：机械由子工程专业名称研巧方向：ｍ电控制与设计所在学院：工学院答辩委员会主席：么东‘年月曰／＞、独

2、创性声明本人声明所呈的学位论文是本人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方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获得安徽农业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巧：所做的任何贡献巧已在论文中作了明确的说明并表示谢意。■学位论文作者签名；ｆ签字日期；＞＾年＾月曰＾学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解安徽农业大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的

3、复印件和电子文文件，允许论文被查阅和惜阅。本人授权安徽农业大学可将学位论的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，收录到《中国学位论文学全位论文数文据库）），可臥采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，向社会公众提供信息服务。（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：＂跨又指导教师签名：憂签字斗令曰期：年＾月／曰签字曰期；年屋月Ｉ曰＞０化摘要棉花是我国重要的经济作物，也是关系国计民生的重要物资，然而棉花采摘技术的落后却大大制约着我国棉花的产量。针对我国人工采棉的采摘效率低、效果差

4、和采摘成本高的缺点，以及手持式和背负式采棉机也面临着纤维短和纯净度低的问题，智能采棉机的研究具有重要的意义，而棉花空间位置的提取是智能采棉机的关键。本文在研究国内外现有棉花种植技术和采棉技术的基础上，首先以南疆阿克苏地区“新陆早50号”棉种的种植模式为基础，建立棉花种植的物理模型，再建立棉花种植的实验模型。搭建并调试含有三个移动和一个转动的四自由度实验平台，模拟采棉机在棉田的运行情况。考虑影响摄像的各种因素，设计摄像头安装的四因素四水平的正交试验，运用USB双目摄像头模组进行拍摄获得原始的图像数据，再对拍摄的图像进行图像清晰度的评

5、价，得到摄像头安装的最佳高度H为95cm、最佳角度θ为30°、最佳运行速度V为100mm/s和最佳光照L为2.2万lux。通过双目摄像头对7*9的标靶图像进行拍摄，再使用张正友标定法对双目摄像头进行标定，获得双目摄像头的内参和外参。然后，把双目摄像头安装在最佳的位置，并按照最佳的运行速度100mm/s匀速移动对棉花的实验模型进行拍摄，获得原始的图像数据。使用Matlab把左右两幅对应的图像数据进行灰度化、图像增强和二值化前处理，再对图像进行区域分割和基于SIFT的特征点提取，左侧和右侧棉花图像中分别提取到156个和144个特征点，

6、并对特征点进行描述。最后，基于SIFT对提取的左右图像的特征点进行匹配，对左右两图的区域中能够成功匹配的52对特征点相似性d(R,S)值按照从小到大进行排序，选取ii相似性排前三名的特征点，以该三点计算出的重心作为棉花的重心。基于平行双目视觉理论，对棉花进行三维重建，提取三维空间位置，进行实测得到棉花的实测三维空间位置，对比提取的三维空间位置和实测的三维空间位置得到各个方向平均偏差分别为x=1.8727mm，y=0.5686mm，z=2.4793mm，误差较小，达到实验目的。论文从建模、正交试验、图像处理和三维重建等各

7、个方面对棉花的三维空间位置进行设计，通过理论模型与实验模型结合，提取的棉花三维空间位置与实测的棉花三维空间位置进行对比等方法，为棉花的三维空间位置提取（即智能采棉机前端）设计提供一种方案。关键词：棉花、双目视觉、识别与定位、智能采棉机、正交试验IAbstractCottonisanimportanteconomiccropinChinaandanessentialmaterialwhichisbeneficialtothepeople'slivelihood.However,thebackwardofpickingtechnolo

8、gyrestrictsyieldofcotton.Aimingatthedisadvantagesoflowefficiency,pooreffectandhighcostofartificialcottonpicking.Andhand-held