收藏本站
《燕山大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

球形果采摘机器人视觉系统设计与开发

张洁  
【摘要】:为解决农业采摘中的实际问题,果蔬采摘机器人的研究与应用成为一种迫切需要。由于采摘环境复杂多变、采摘对象分布不均,给采摘机器人的研究尤其是视觉系统的研究带来很大的困难。如何快速有效地识别出成熟的果实并能准确地判断果实的空间位置成为人们的研究热点。 本文利用双目立体视觉技术,研究了球形果的识别和定位方法,主要目的在于提高果实识别效率和定位精度,为采摘机器人视觉系统的设计奠定基础。主要研究内容和方法如下: 提出了一种新的果实识别方法——两步提取法:第一步将图像中最难去除的灰色全部去除,第二步通过颜色分量关系进行果实提取。提出将弦中点Hough变换算法用于确定果实圆心坐标及半径,以提取出果实空间定位所需的特征信息。基于这些方法,编写了一套可以同时识别多种颜色果实的识别软件。通过对300张果实图像的处理实验验证本方法的识别效果。 总结分析了几种摄像机模型、摄像机标定方法,确定了一种适合果实采摘机器人的标定方法,并用Matlab标定工具箱进行了双目标定实验。采用了基于特征的并辅以极线约束的立体匹配算法来实现左右两幅图中同一果实的匹配。再用三角测距原理求取果实在世界坐标系中的三维空间位置。定位实验结果显示,当基线为200 mm,测量距离为400 mm-900 mm时定位平均误差可控制在1.91 mm之内。 最后在实验室环境下进行了果实采摘实验。首先完善了果实识别软件,增加了果实三维坐标计算功能,然后在实验中应用该软件对果实进行识别和定位。以视觉信息对实施采摘动作的移动机器人进行导航,最后控制机械手进行采摘。实验采摘成功率为95%。验证了本文方法适合应用于采摘机器人视觉系统中。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP242.62

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘长林;张铁中;杨丽;;果蔬采摘机器人研究进展[J];安徽农业科学;2008年13期
2 胡桂仙,于勇,王俊;农业机器人的开发与应用[J];中国农机化;2002年05期
3 俞晓磊;赵志敏;;光谱导航技术在果树果实定位中的应用[J];光谱学与光谱分析;2010年03期
4 潘鸿飞;梁栋;李薇;;基于多种修正方式的概率松弛匹配算法[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2008年03期
5 刘振中;傅莉;;摄像机标定研究[J];沈阳航空工业学院学报;2010年01期
6 李明喜;陈君;;遗传和神经网络算法的果实定位误差修正[J];黄石理工学院学报;2010年03期
7 胡占义,吴福朝;基于主动视觉摄像机标定方法[J];计算机学报;2002年11期
8 王磊;陈临强;;基于弦中点Hough变换的同心圆检测方法[J];计算机应用;2009年07期
9 张洁;李艳文;;果蔬采摘机器人的研究现状、问题及对策[J];机械设计;2010年06期
10 杨璟;朱雷;;基于RGB颜色空间的彩色图像分割方法[J];计算机与现代化;2010年08期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 李玉良;基于立体视觉的遮挡柑橘识别与空间匹配研究[D];江苏大学;2007年
2 罗瑜林;基于数据拟合的摄像机标定及其应用研究[D];华中科技大学;2006年
3 沈慧杰;基于单目视觉的摄像机定位方法的研究[D];吉林大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 温效朔;;机器人技术在农业上的开发与应用现状[J];安徽农业科学;2007年11期
2 吕小莲;张祖立;吕小荣;;机器视觉识别田间成熟番茄的研究[J];安徽农业科学;2008年04期
3 刘长林;张铁中;杨丽;;果蔬采摘机器人研究进展[J];安徽农业科学;2008年13期
4 赵晓霞;陈兵旗;张铁中;乔军;;类圆果实图像的分离测量算法研究[J];安徽农业科学;2008年19期
5 薛金林;徐丽明;;多功能农业机器人及其关键技术分析[J];安徽农业科学;2009年15期
6 王辉;程雪;李玉霞;;农业机器人应用进展初探[J];安徽农业科学;2009年16期
7 程刚;郑小华;阳锋;徐祖舰;;三维全景视觉技术在农业机器人中的应用[J];安徽农业科学;2010年34期
8 张日红;施俊侠;张瑞华;;菠萝自动采摘机的结构设计[J];安徽农业科学;2011年16期
9 汪雨萌;钱桦;谭月胜;周满平;;五自由度采摘机械臂运动学通用算法应用[J];安徽农业科学;2012年03期
10 周舟;王俊;;番茄采摘机器人机械臂结构设计与参数优化[J];安徽农业科学;2012年22期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邵陆寿;葛婧;丁克坚;;基于图像处理技术的水稻稻瘟病及水稻纹枯病的危害程度检测[A];现代农业理论与实践——安徽现代农业博士科技论坛论文集[C];2007年
2 姚天曙;丁为民;;农业机器人技术的研究现状与应用前景[A];现代农业理论与实践——安徽现代农业博士科技论坛论文集[C];2007年
3 戴文战;王清辉;杨爱萍;;基于高斯噪声背景下的混合滤波改进算法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
4 杨洲;严梁立;李君;王慰祖;汪刘一;;果园采运机械化装备与技术[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
5 苏帅;吕志海;李平平;丁宪;崔永杰;;基于Hough变换的猕猴桃毗邻果实的分离方法[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
6 李明;;全方位视觉定位系统标识方位角研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
7 周飞;王晨升;;基于Canny算法的一种边缘提取改进算法[A];图像图形技术研究与应用2009——第四届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2009年
8 安成锦;韩建涛;陈曾平;;基于机场跑道识别的SAR图像自动配准算法[A];第十四届全国信号处理学术年会(CCSP-2009)论文集[C];2009年
9 胡永生;冀小平;;基于小波变换的多尺度边缘检测[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
10 林增刚;张艳宁;郭哲;;一种有效的三维人脸识别方法[A];第十二届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张寿明;基于冶炼过程及终点判断技术的烟化炉智能控制系统研究[D];昆明理工大学;2009年
2 赖小波;机器人双目立体视觉若干关键理论问题及其技术实现研究[D];浙江大学;2010年
3 谢莉青;基于图像处理分析的机织物构成要素的综合识别方法与装置[D];东华大学;2010年
4 郭秀丽;采伐联合机机械手运动分析与控制系统研究[D];东北林业大学;2011年
5 韩非;蓝莓机器视觉识别与标定技术研究[D];东北林业大学;2011年
6 张倩;面向多视点系统的IBR技术研究[D];上海大学;2011年
7 刘帅;面向陆地边界场景的三维建模方法研究[D];中南大学;2011年
8 王美珍;单幅图像中地物目标几何量测研究[D];南京师范大学;2011年
9 金长江;基于近红外光谱与机器视觉技术的浆果品质检测研究[D];东北农业大学;2011年
10 李季平;基于数字图像处理的叶片三维大位移测量研究[D];南京航空航天大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘甲玉;基于ARM的图像采集与无线传输技术的研究[D];安徽工程大学;2010年
2 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
3 代宏伟;布里渊散射水下探测目标的自动识别[D];南昌航空大学;2010年
4 廖甜甜;白细胞图像语义识别分类的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 张聪炫;基于蚁群算法由直线光流场重建三维结构的研究[D];南昌航空大学;2010年
6 孙静;基于双目立体视觉的多相机三维重建技术实现[D];山东科技大学;2010年
7 张明军;基于小波包最优树的图像融合技术研究[D];山东科技大学;2010年
8 贾伟洁;SAR影像与光学影像配准研究[D];山东科技大学;2010年
9 单冬冬;去除薄雾的图像恢复与增强算法研究[D];长春理工大学;2010年
10 张杨;基于双目立体视觉的CCD测距系统设计[D];长春理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张备伟,吴福朝;基于正十二边行平面模板的摄象机自标定[J];安徽大学学报(自然科学版);2000年04期
2 郑榜贵;田炳香;段建民;;基于交比不变量的摄像机标定方法[J];北京工业大学学报;2008年05期
3 赵占芳,张启先;冗余自由度机器人的运动学优化研究[J];北京理工大学学报;1995年04期
4 雷丽珍;;数字图像边缘检测方法的探讨[J];测绘通报;2006年03期
5 山海涛,郭建星,耿则勋;影像匹配中几种相似性测度的分析[J];测绘信息与工程;2003年04期
6 王晓华;傅卫平;;一种改进的摄像机标定方法[J];东北林业大学学报;2007年06期
7 袁野;欧宗瑛;;一种基于单个神经元的摄像机标定自适应算法[J];大连理工大学学报;2005年06期
8 谢云;杨宜民;;基于单目视觉的自主足球机器人自定位研究[J];电路与系统学报;2006年01期
9 赵丽萍,王建华,黃国建,曾芬芳;模拟退火及其改进算法在图匹配问题中的应用[J];电子科学学刊;1996年S1期
10 胡培成;黎宁;周建江;;一种改进的基于圆环点的摄像机自标定方法[J];光电工程;2007年12期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 陈利兵;草莓收获机器人采摘系统研究[D];中国农业大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李金伴;;机器人视觉系统的研究[J];工业控制计算机;1991年04期
2 高颖;陈东岳;张立明;;一种带有实时视觉特征学习的自主发育机器人探索[J];复旦学报(自然科学版);2005年06期
3 郑睿;原魁;李园;;一种用于移动机器人室内定位与导航的二维码[J];高技术通讯;2008年04期
4 张枨;许东来;余跃庆;;动态环境下四腿机器人图像处理的改进[J];微计算机信息;2009年05期
5 钟金明,徐刚,张海波;机器人视觉伺服系统的研究与发展[J];现代制造工程;2005年08期
6 袁波,徐科军,盛磊;基于TMDXEVM642的机器人视觉系统[J];仪器仪表学报;2005年S1期
7 陈磊;王强;任书君;;一种新的机器人视觉图像阈值实时获取方法[J];西华大学学报(自然科学版);2011年02期
8 杨静宇;刘克;;一种用于机器人视觉系统的三维景物分析方法[J];微计算机应用;1987年03期
9 张晓晖;刘丁;;仿人视觉过程的机器人视觉伺服系统研究[J];计算机工程与应用;2007年18期
10 王京;王纪东;李金义;齐立哲;;基于视觉定位的机器人焊接系统[J];制造业自动化;2010年08期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 高瑞;刘刚;司永胜;刘兆祥;;苹果采摘机器人视觉系统研究[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
2 袁波;徐科军;盛磊;;基于TMDXEVM642的机器人视觉系统[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 本报记者 吴佩;机器人摘棉花可以识别好与坏[N];农民日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 俞晓磊;基于光电感知的混沌仿生信息融合研究[D];南京航空航天大学;2011年
2 张健;220kV/330kV高压带电清扫机器人视觉系统的研究[D];上海交通大学;2009年
3 陈浩耀;面向多机器人编队的基于视觉定位系统研究[D];中国科学技术大学;2009年
4 郭丙华;非完整移动机器人运动规划研究[D];华南理工大学;2003年
5 彭冬亮;降质图像处理方法及其在机器人视觉系统中的应用研究[D];浙江大学;2003年
6 王海青;黄瓜收获机器人视觉系统的研究[D];南京农业大学;2012年
7 戚玮玮;光照变化条件下中型组足球机器人目标识别与定位方法研究[D];中国海洋大学;2011年
8 顾宝兴;智能移动式水果采摘机器人系统的研究[D];南京农业大学;2012年
9 薛艳敏;智能方法在机器人视觉伺服中的应用研究[D];西安理工大学;2009年
10 孙昊;基于声达时间差的移动机器人声源目标定位方法研究[D];河北工业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘科;类人机器人中目标识别算法和动作规划的研究与实现[D];燕山大学;2011年
2 于东兴;高速机器人饮料包装生产线技术及其关键装备研究[D];天津大学;2012年
3 张欣;智能乒乓球发球机器人[D];厦门大学;2014年
4 王哲禄;蔬菜嫁接机器人自动上苗装置的设计与试验研究[D];浙江理工大学;2013年
5 邵益凯;移动机器人视觉系统抖动动态补偿方法研究与仿真[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 许恒飞;RoboCup标准平台下NAO机器人目标识别与自定位研究[D];安徽大学;2014年
7 段坚;工业机器人视觉系统的研究[D];华北电力大学;2013年
8 胡佳;足球机器人视觉系统的研究[D];武汉科技大学;2012年
9 刘朋;仿人足球机器人视觉系统的研究与实现[D];东北大学;2013年
10 刘金帅;采棉机器人视觉系统的关键技术研究[D];新疆大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026