[发明专利]一种基于非平行放置摄像头的黄蜀葵花识别及定位方法和设备

说明书

本发明提供一种基于非平行放置摄像头的黄蜀葵花的成熟度识别及定位方法，包括以下步骤：非平行放置的两个摄像头从不同方向拍摄植株，对两个摄像头中颜色均达到所设阈值的色块标记为花朵；对每一个被标记为花朵的图像二值化后进行边沿提取，再对封闭图形边线每个像素点到其几何中心点的距离求方差；根据方差大小判定花朵形状；解析出成熟花朵的位置。本发明还提供了种基于非平行放置摄像头的黄蜀葵花成熟度及定位检测设备。本发明的方法和设备利用非平行放置的摄像头对目标作物的图像采集，通过两个摄像头各获得的两个维度的花朵空间坐标，解算出其三维坐标，同时利用花朵本身的形态、颜色信息作为其是否需要进行处理的依据。

技术领域

本发明提供了一种基于正交放置摄像头的黄蜀葵花低成本目标识别方法和设备，属于农业领域。

背景技术

黄蜀葵[Abelmoschus manihot(L.)Medic.]系锦葵科秋葵属一年生或多年生直立草本植物。由于盲目采挖及生态环境恶化等多方面的因素，我国黄蜀葵野生资源在上世纪80年代已濒临灭绝。目前，黄蜀葵的人工栽培主要分布在江苏、安徽、山东、海南、广西等地区。黄蜀葵全身都是宝，黄蜀葵的叶、嫩荚、花富含多种维生素及铁、钙、粗蛋白质等营养物质，具有防止血管硬化、毛发脱落、延长青春期、增强内脏功能等作用；黄蜀葵的种籽出油率25％～32％，榨出的油清亮浅黄，有很强的抗氧化性，是新型的食用油料作物；黄蜀葵花作为药材，已被收载入《中国药典》中。

随着农业化大规模种植和工业化进程的推进，传统的采用人工采摘技术以远远不能满足现代农业的需求，机器人技术已开始运用于农业领域。然而，目前采收机器人主要应用于苹果、橘子等目标清晰的农作物上，这些作物为了保证运输后不损坏，采摘时往往不需要成熟时才采摘，例如专利CN 103279762 B提供了一种自然环境下果实常见生长形态判定方法，专利CN 101828469 B提供了黄瓜采摘机器人双目视觉信息获取装置，其采用平行放置的两个摄像头进行双目识别，在获得两组内容类似但是存在微小拍摄角度差异的图像后，对得到图像进行复杂处理，获得包括深度信息(即目标距离摄像头位置的远近信息)在内的目标位置信息。采用平行放置摄像头进行双目识别时，由于只能通过获得的图像的像素点差异在处理后进行坐标变换以获得目标的深度信息，为了达到较高的定位精度，需要提高摄像图像的分辨率并进行多次定位，这种方案对计算机的处理能力要求较高，且易受到干扰。带来的问题是硬件成本的提高，不利于低成本大规模推广。

对于花朵来说，特别是作为药物的黄蜀葵花来说，成熟度会影响到其活性成分黄酮的含量，因此，采用机器人采摘黄蜀葵花时，其成熟度的判断尤为重要。专利CN111723863A公开了一种果树花朵的识别及位置获取方法、装置、计算机设备及存储介质，该方法将花簇的局部图像输入到花朵检测模型中得到花簇的局部图像中所有花朵的花朵类型及对应的花朵位置，花朵检测模型是根据花簇局部样本图像和花簇局部样本图像中的花朵位置标注、花朵类型标注训练得到的。该方法用于自动识别果树中花朵的类型及位置，以指导机器人后续的疏花操作，涉及人工智能方向，需要前期采集大量图像进行模型训练，应用时对硬件要求较高。该方法采用AI识别的方式只能解决花朵的识别，但是对空间定位比较困难，且训练模型和执行识别对硬件需求较高，并且需要事先准备好大量训练数据。

此外，现有技术中还有采用单摄像头加距离传感器的方式，属于非常早期的设想，距离传感器极易受到干扰从而丢失距离信息，并不能解决实际问题。

发明内容

为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于非平行放置摄像头的低成本目标识别设备和目标识别方法，利用该设备和方法以尽可能低廉的成本构成硬件解决方案，同时达到被检测目标如黄蜀葵花朵的高精度定位。

本发明首先提供一种基于非平行放置摄像头的黄蜀葵花的成熟度识别及定位方法，包括以下步骤：

步骤S10，非平行放置的两个摄像头从不同方向拍摄植株，提取画面中所有具有黄色的彩色图像峰值特征的像素点位，组成待判别的色块，对两个摄像头中颜色均达到所设阈值的色块标记为花朵；