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机械毕业设计全套
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JX02-089@大葱切根装置设计,机械毕业设计全套
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基于图像识别的采摘技术 爱媛大学 生物力学部 引言 自动化技术近年在农业领域发展迅速。但是，这项技术仍 然没有达到工厂自动化的水平。 在农业领域有 一些 难题。例如，农业运作要比工业生产更复杂。植物 器官 形状 的 各不相同， 要求 图像传感器和辨认系统应能准确的获取果实的位置 。迄今为止，二维和三维的图像传感器，图像识别和形状建模 功能已经研发成功 。 我们实验室已经研发出了可以识别草莓位置的三维视觉传感系统。这个系统由三部分组成。 1)一个通过颜色 辨认 果实 的电荷耦合摄像机 2） 一个 探测 果实方位并测量果实距离的测距仪 3）分析这些二维三维数据的计算机。这个系统通过探测到的数据确定果实的三维坐标。你会发现 ， 应用这个三维视觉传感系统，可以 成功的辨认出已选定形状的果实。 为了支持门式系统的运动，建立了涵盖果实日常生长变化参数的数据库。这个数据库包含成熟果实、未成熟果实、已收获果实、果实形状、颜色及三维坐标 信息 ，因此能够完成装运预测。 因此，开发这样一个数据库可以使我们为机械自动收获果实制定计划，从而有效地提高运作和收割效率。 nts 图 1 起重系统和三 维视觉传感系统 简介 在温室生产中，计算机支持系统是 控制自动化的环境条件的媒介。此外，为实现农业自动化研发了很多机器人。 特地研发了 采摘机器人 。关于果实和花的 位置的 识别系统对于实现机器人自动控制是很重要的 。在早先的设计中，我们设计了机器人传感系统。但是，它不能识别 很小的 绿色或白色的果实。这次设计 中 ，我们通过花和果实的相关数据来找出这些小果实。 同时 ，我们也制造了花和小果实的识别系统。 草莓选育系统 nts 图 2 草莓田里的垄和起重系统 图 1 展示的是 安 有起重系统 的 三维 视觉传感系统。这个系统的 组成部分有：能够输入颜色和二维图像信息的电荷耦合器摄像机、能够确定 z 轴坐标的测距仪和一个能够在 y轴方向移动的工作台。 龙门系统可以在 x方向的导轨上移动。龙门系统中的图像处理模块是图 2 中的一个作业阶段。图 2 展示的是一块草莓田。 有三垄被地膜覆盖的田，并且其上装有可以在导轨上运动的起重系统。这块田的图像处理工作被分成 27 个工作阶段。这个工作流程在田间 依次循环执行。草莓如nts图 1 所示种植。果实和花长在田间，叶则长在靠近田垄的位置。 这样，在图像处理阶段就可以通过 二 维图像信息轻易的分辨出花和果实了。 采摘技术信息获取 果 田 机 房 图 3 采摘系统的图像处理系统和数据库 图 3 中的左侧区域展示的是图像处理系统。它 由三部分组成。 1)一个通过颜色辨认果实的电荷耦合摄像机 2）一个探测果实方位并测量果实距离的测距仪 3）分析这些二维三维数据 、 控制 x-Y 机器人和测距仪的 计算机 。 这个系统通过探测到的数据确定果实的三维坐标。右侧区域展示的是数据库。这个系统储存了日期还有果实和花的数量与位置。由于绿的未成熟的果实与茎叶的颜色相同，所以很难被区分 。所以这个模块通过花的 信息，可以轻易分辨出未成熟的果实。 图像处理方法 数据库包含花、绿色未成熟果实、白色未成熟果实还有成熟果实四nts个阶段的数据。这 四个 阶段是根据基于 色相饱和度与亮度构成的色彩来区分的。图 4展示的是 HIS 颜色空间和色立体图的关系。 图 4 HIS 颜色空间和色立体图 1. 花的鉴定 230 I 255 (1) 0 S 0.05 (2) 如果不等式 1、 2同时成立则表明 这个位置 是花。 2. 绿色未成熟果实 ntsH = 120o (3) 当这个位置曾经是花而不是白色未成熟果实 ，同时等式 3成立，则表明是绿色未成熟果实。 3. 白色未成熟果实 230 I 255 (4) 15o H 50o (5) 当 这个位置曾经是绿色未成熟果实时，如果不等式 4、 5都成立，则表明是白色未成熟果实。 4. 成熟果实 0o H 15o (6) 当这个位置曾经是白色未成熟果实时，如果不等式 6成立则表明是成熟果实。 结果与讨论 我们把探测到的花和果实的信息储存到数据库中。建立这个数据库可以让我们为采摘果实做好计划 ， 从而有效地提高运作和收割效率。 参考文献 1) H. Matsuura, K. Hatou, J. Yamashita and Y. Hashimoto: Recognition by robot visual sensor based on sensor fusion -Fuse range image and 2- dimentional image- , Journal of SHITA: 9 (2): 132138 (1997). 2) K. Hatou, H. Matsuura, T. Sugiyama and Y. Hashimoto: Range Image Analysis for the Greenhouse Automation in Intelligent Plant Factory, Preprints of the 13th IFAC World Congress (B): 459464 (1996). 3) T. Morimoto, K. Hatou and Y. Hashimoto: Intelligent control for plant production system, Control Eng. Practice 4(6): 773-784 (1996). nts 4) Susumu Tachi: Tele-Existence and/or Virtuarl Reality, Proc. International Conference on VSMM: 916 (1995). 5) K. Hatou, T. Sugiyama and Y. Hashimoto: Threedimensional measurement of small crops for biotechnological applications, Proc. Inter. Confer. On Virtual System and Multimedia:284-289 (1995). 6) K. Hatou, H. Nonami, M. Itoh, I. Tanaka and Y. Hashimoto: Computer support syste
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