[发明专利]基于双目视觉追踪果实空间姿态及果实空间运动的方法

说明书

本发明公开了一种基于双目视觉追踪果实空间姿态及果实空间运动的方法，包括：以果实和果柄的结合处为原点建立连体基坐标系，对果实表面的特征点以及果实和果柄的结合处建立的连体基坐标系的点进行静态拍摄，对拍摄的图像进行存储，获取特征点与连体基坐标系的固有关系；拍摄果实动态运动，获取果实表面特征点的绝对坐标，根据特征点与连体基坐标系的固有关系，计算每帧图像对应各时刻下的连体基坐标系的点的绝对坐标，分别计算果实的位移、瞬时速度、瞬时加速度，计算果实摆动角位移、摆动角加速度，计算果实扭转角速度和t时刻果实扭转角加速度。本发明针对林果振动采收领域中对果实运动状态的研究，能够较好地追踪果实的运动。

技术领域

本发明属于农林业果树采收领域，具体涉及一种基于双目视觉追踪果实空间姿态及果实空间运动的方法，用于林果振动采收领域中对果实运动状态的研究。

背景技术

林果采收作业是林果生产中最耗时、最费力的一个环节，对于红枣、核桃、银杏等干果类林果，目前最有效的采收方式是机械振动收获，其振动采收机械的采收效果与多种因素有关，包括果树的生长特性和机械振动的工作参数。对于林果振动采收的研究更多的是将树木本身看作二阶系统，检测激励与响应的关系测得树木整体的刚度与阻尼比，近年来国内进行了更加细致的研究并建立了树干和树枝振动的简化力学模型，通过实验和理论计算比较认为悬臂直梁模型更为准确，为振动采收机械的研究提供了理论基础。但对于果实在振动采收过程中的运动情况的研究还存在空缺，为了更加细致深入的解释振动落果的原理，需要对果实的运动进行研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种基于双目视觉追踪果实空间姿态及果实空间运动的方法，本基于双目视觉追踪果实空间姿态及果实空间运动的方法针对林果振动采收领域中对果实运动状态的研究，能够较好地追踪果实的运动。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于双目视觉追踪果实空间姿态及果实空间运动的方法，包括：

(1)在果实表面标记三个特征点：C₁、C₂、C₃；

(2)以果实和果柄的结合处为原点建立连体基坐标系，连体基坐标系的X轴、Y轴和Z轴分别记为X_连轴、Y_连轴和Z_连轴，将连体基坐标系的原点标记为O₁，X_连轴正方向上单位向量的终点标记为X₁，Y_连轴正方向上单位向量的终点标记为Y₁，Z_连轴正方向上单位向量的终点标记为Z₁；

(3)建立公共参考基坐标系；

(4)对果实表面的三个特征点以及果实和果柄的结合处建立的连体基坐标系的点O₁、X₁、Y₁、Z₁进行静态拍摄，通过Phantom软件对拍摄的图像进行存储，采用TEMA软件对图像中的特征点以及连体基坐标系的点O₁、X₁、Y₁、Z₁进行处理，获取特征点C₁、C₂、C₃和连体基坐标系的点O₁、X₁、Y₁、Z₁的绝对坐标，进而获取特征点与连体基坐标系的固有关系；