[发明专利]一种针对果实串的采摘点识别方法

说明书

本发明公开了一种针对果实串的采摘点识别方法，该方法包括：S1，对果实串进行图像采集及图像预处理操作；S2，基于多尺度形态学的边缘提取；S3，果实串图像的目标边界提取；S4，果实串采摘点的确定。本发明方案通过填补串番茄果实间的空隙使之成为连通的整体，计算连通整体的质心和最小外界矩形，根据质心与采摘点之间的位置关系，实现对果实串穗梗采摘点的识别。

技术领域

本发明属于机器人视觉定位领域，涉及一种针对果实串的采摘点识别方法。

背景技术

随着农业科技的发展，机器采摘果实代替人工采摘已成为趋势。果实收获机器人的采摘方式对果实收获质量和工作效率等具有重要影响，依据果实生长特性，果实收获主要有单个果实和成串果实的采摘。

番茄作为世界栽培最为普遍的果菜之一，我国番茄种植面积已达千万公顷，国内外对番茄采摘的研究开展已久。综合番茄采摘现状发现，对番茄的采摘主要以单个果实为目标，抓取单个果实后，扭断或切断果梗，实现单个果实收获。新的番茄品种串番茄在国内外种植越来越多，但对串番茄采摘的研究开展较晚。

单个采摘番茄的方法只适用同串内各番茄成熟时间有差异、果实之间的间隙大的番茄品种，对于果实成熟期较统一，同串内果实之间接触紧密的串番茄品种，单个采摘方式会增加采摘机器人的工作难度，降低工作效率。

申请公布号为CN101019485A的发明专利申请公开了一种“球形果实采摘机器人末端执行器及其控制方法”，该方法的具体操作为：两电机分别带动手指的开合和吸盘的进退，激光聚焦透镜通过固定夹与末端执行器壳体固定，通过手指中央设置的通槽引导果梗进入激光聚焦透镜的聚焦方位，由激光器和聚焦透镜完成果梗的切断。由基于笔记本电脑和多轴运动控制卡的开放式控制系统实现对末端执行器的控制，笔记本电脑与多轴运动控制卡之间以USB方式进行通讯，控制电机的运动和真空系统、激光系统的开闭。本发明结构新颖，控制系统轻便灵活，开放性强，易于扩展，可以顺利实现番茄、苹果、柑橘等球形果实的采摘，具有很好的通用性。

申请公布号为CN106105566A的发明专利申请公开了一种“智能柑橘采摘机器人及柑橘采摘方法”，所操作采摘机器人包括行走机构、机械臂、工作台、回收装置、控制系统和电源系统，机械臂、控制系统和电源系统安装在工作台上，机械臂前端设有末端执行器和视觉系统，视觉系统与控制系统数据连接,控制系统通过机械臂驱动单元控制机械臂的动作，控制系统通过行走驱动单元控制行走机构的动作，电源系统为控制系统和行走机构提供工作电源；机械臂包括依次活动连接的第一臂、第二臂、第三臂、第四臂、第五臂和第六臂；柑橘采摘方法包括：启动行走机构，使机器人接近果树、寻找柑橘、抓取柑橘、采摘柑橘、调整夹持力、回收柑橘。本发明采摘效率高、采摘质量高、智能化程度高、实用性强，易于推广使用。

通过上述专利分析，发现现有的发明对果实的采摘主要以单个为目标，对于果实成熟期较统一，同串内果实之间接触紧密的串番茄品种，单个采摘方式会增加采摘机器人的工作难度，降低工作效率。

发明内容

本发明目的在于提供一种针对果实串的采摘点识别方法，通过填补串番茄果实间的空隙使之成为连通的整体，计算连通整体的质心和最小外界矩形，根据质心与采摘点之间的位置关系，实现对果实串穗梗采摘点的识别，有效地适应了番茄果实成串采收，提高了农业机器人工作效率以及保证了果实采摘质量。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种针对果实串的采摘点识别方法，所述方法包括：S1，对果实串进行图像采集及图像预处理操作；S2，基于多尺度形态学的边缘提取；S3，果实串图像的目标边界提取；S4，果实串采摘点的确定。

进一步地，所述步骤S1中，对果实串图像的预处理包括：图像采集、灰度处理以及图像增强。

进一步地，所述步骤S2中，采用基于多尺度形态学梯度的边缘检测器对灰度均衡化的果实串图像进行边缘提取。