成熟柑桔形状特征提取与空间定位

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1、江苏大学硕士学位论文成熟柑桔形状特征提取与空间定位姓名：范军申请学位级别：硕士专业：食品科学指导教师：蔡健荣20070604江苏大学硕士学位论文摘要随着电子技术和计算机技术的发展，智能机器人已在许多领域得到日益广泛的应用。中国是农业大国，为了提高劳动生产率、改善农民生产条件使得新概念农业机械一农业机器人的开发具有了巨大经济效益和广阔的市场前景。试验采用彩色双目立体视觉系统，从原始图像中提取出柑桔区域，对其进行处理得到其形状特征(中心、周长、面积等)。对两个摄像机分别进行标定，同时对立体视觉系统进行标定，以标定后的内外

2、参数为基准来得到柑桔的空间位置坐标，为实现机器人采摘成熟柑桔做好前期准备工作。研究内容如下：1．对自然环境下的柑桔图像进行分析，采用Ostu自动取阈值方法对柑桔图像进行二值化处理，对传统的区域标记法进行改进，减小了图像预处理所耗时间，采用设定面积阈值的方法去除图像上非柑桔区域，防止由于开运算和闭运算对柑桔形状的破坏，同时还可以去除无法由开运算和闭运算去除的非目标小区域，最后采用四邻域判断法提取柑桔区域的边界。2．采用圆形Hough变换提取柑桔形状特征时，耗时较长，同时消耗大量的存储空间。由于柑桔的真实形状接近椭圆，采

3、用圆形来描述的柑桔形状时会出现虚假目标，柑桔形心发生偏移。为此采用遗传算法进行椭圆拟合，对椭圆的长轴、短轴、中心横坐标、中心纵坐标、角度五个参数进行二进制编码，得到遗传基因，自定义了一个导向函数来进行基因选取，遗传操作可以得到更为准确的柑桔形状特征，耗时减少一半以上。3．分析了各种标定方法适用条件。根据实际需求，由两个摄像头分别拍摄25幅标定板图像，对图像进行分析、标定块中心坐标提取、内外对应排序得到标定数据。以摄像机针孔模型为基础，根据空间坐标系、摄像机坐标系、图像坐标系之间的几何关系建立标定方程，采用最小二乘法得

4、到摄像头的内外参数，依据文献中提出的畸变模型对所得内外参数进行校正，为下一步的柑桔空间定位提供了准确的参数。4．对双目立体视觉测距方法进行分析，前期研究要求摄像机平行放置，影响江苏大学硕士学位论文了定位精度。本文根据空间点一定在光心与像点的空间连线上这一成像的基本原理，通过计算两条空间直线的交点来计算柑桔的空间坐标。与传统方法比较，该方法试验设备简单，对环境要求低，不要求摄像机绝对平行放置。实验结果表明本文所提出的柑桔形状特征提取与空间定位方法，在1m左右的检测距离，误差在±5．5m以内，满足实际工作需要。关键词：计

5、算机视觉，形状特征，摄像机标定，空间定位Ⅱ江苏大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofelectronicandcomputertechnology,intelligentrobothasbeenwidelyusedinmanyfields．Chinaisabigagriculturalcountry,toincreaselaborproductivityandimproveproductionconditionsoffarmers,itisverynecessarytodevelop

6、agricultureroboLInthispaperthecolorbinocularstereovisionsystemisUSed,Weextractecitrusregionfromtheoriginalimage，processtheimageforgettingtheshapeofcitrus，calibratetwocameras．andusethecalibrationresults幻calculatethecitrusspacecoordinates．AllworksWedohereisaparto

7、ftheprojectofusingrobotpluckripecitrus．，11岫contentandmethods：1．NaturalcitrusimagesthatWecapturedareanalyzed丘rst：Ostuthresholdscgmentatienmethodisusedtoautomaticallyprocessthecitrusimagesintobinaryimages．Andanewregionalmarkermethodisusedtomarkregionals．Themethod

8、reducethetimetalonforimagepreproceasing,Areathresholdmethodisusedtoremovethenon-imagecitrusregion,preventthedestructionofcitrusshapebecauscofopeningandclosingoperation,meanw