机器视觉识别技术在农业机械中的应用.pdf

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1、·机械研究与应用·2014年第6期(第27卷，总第134期)应用与试验机器视觉识别技术在农业机械中的应用王玉翰，金波(1．浙江大学城市学院机电系，浙江杭州310015；2．浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室，浙江杭州310027)摘要：介绍了机器视觉系统的组成，分析了各种视觉识别技术在农业机械中的应用特点，最后提出其发展趋势和存在的问题。关键词：机器视觉；农业机械；图像分割；图像识别；空间定位中图分类号：TP399文献标志码：A文章编号：1007—4414(2014)06—0087—04ApplicationofMachineVisionRecognitionTechn

2、ologyinAgriculturalMachineryWANGYu—han．JINBo(1．DepartmentofMechanicalEngineering，ZhejiangUniversityCityCollege，HangzhouZhejiang310015，China；2．StateKeyLaboratoryofFluidPowerTransmissionandControl，ZhejiangUniversity，HangzhouZhejiang310027，China)Abstract：Thecompositionofmachinevisionsystemisbr

3、ieflyreviewed，thevariouscharacteristicsofmachinevisionrecogni—tiontechnologiesinagriculturalmachineryarediscussed，andfinallythefuturetrendsandproblemsofmachinevisiontechnol—ogyareproposed．Keywords：machinevision；agn’culturalmachinery；imagesegmentation；imagerecognition；spatialorientation0引言采集

4、；②图像预处理；③图像分割；④特征提取；⑤图在农业机械方面，国外研究人员用机器视觉识别像识别。上述一系列视觉识别步骤大致可以分为底技术实现各种功能，例如水果缺陷识别和分拣，茶叶层处理、中级处理、高级处理三个层次；底层处理包括种类识别，油菜花和小麦中的杂草识别，土豆形状识图像获取和预处理。中级处理主要是图像分割。，图别等]。国内的研究人员在水果分拣、成熟度检像分割是整个图像处理技术最重要的步骤之一，其主测、果蔬采摘等方面做了很多工作，取得了较大的进要目的是将图像分割为若干个与目标物体十分相关展。的区域。高级处理主要图像识别(包括图像平面识1机器视觉识别系统的组成别和三维空间定位

5、)和图像理解，通常对目标区域使硬件是机器视觉技术的基础，有了性能良好的硬用各种算法完成图像平面识别，为后续的控制系统提件才能够获取较清晰的图像，达到较高的识别精度和供必要的信息。平面图像中目标识别后，在果蔬采摘识别速度。典型的机器视觉系统由视觉传感器、照明等方面还要求空间识别，即要求得到目标的三维信单元、图像采集卡、计算机等构成。息，为下一步采摘做准备。视觉传感器是获得图像的关键设备之一，其性能2．1图像分割直接影响图像的质量。按感光器件分类有COMS和图像分割算法是否成功在很大程度上依赖于分CCD；按拍摄光线的波长分有近红外、可见光、紫外、割过程，其过程是将图像细分为各个有

6、意义的区域。高光谱等。在不同环境中使用的机器视觉系统照明图像分割主要有基于阈值分割、基于边缘分割、基于单元差异很大，田间使用的农业视觉系统主要受自然区域分割等方式。基于边缘的图像分割技术，使用边光线影响，而在农产品加工企业中的视觉系统采用暗缘检测算子计算灰度级、颜色、纹理等不连续性，并结室内布置特定光源的方式。综合考虑识别环境、识别合到这些边缘轮廓确定区域边界。对象等不同因素，基于实验比较，选用合适的光源尤基于阈值的分割技术分为两大类：人工阈值分割为重要。和自动阈值分割，对于物体表面光线反射或吸收固定的情况，阈值能较好较快的实现分割。人工阈值用直2机器视觉识别技术仅拥有性能良

7、好的硬件还是无法组成一个完整方图逐步测试选择最佳阈值将目标和背景分离；自动阈值无需人为干涉。人工阈值分割存在一些局限性：的视觉识别系统，需要结合各种图像识别算法才能实需要经常监测和调整，光照条件或者目标的物理特性现功能。典型的视觉识别流程是：①视觉传感器图像收稿日期：2014—10—23作者简介：王玉翰(1984-)，男，浙江东阳人，硕士，助理实验师，研究方向：机器视觉技术。·87·应用与试验2014年第6期(第27卷，总第134期)·机械研究与应用·发生改变时，已经选用的阈值效果会受到影响．。另直接使