[发明专利]一种基于计算机视觉技术的智能采棉机系统

摘要

一种基于计算机视觉技术的智能采棉机系统，包括图像采集模块、数据存储模块、图像处理模块、控制模块和执行模块；图像采集模块利用摄像头主控板控制双目摄像头定时拍摄采集棉花的原始图像；数据存储模块通过入栈操作对原始图像进行存储，并通过出栈操作将原始图像数据提供给图像处理模块；图像处理模块通过对原始图像进行信息提取，获得原始图像中棉花空间坐标信息集，并从空间坐标信息集中选取距离双目摄像头最近的空间位置坐标作为目标棉花位置；控制模块根据目标棉花位置，通过控制执行模块达到目标棉花位置；执行模块用于执行采棉动作，并将所采摘的棉花放入储棉箱中。本发明降低了控制程序的复杂度，提高了采棉效率。

主权项

一种基于计算机视觉技术的智能采棉机系统，其特征在于包括：图像采集模块、数据存储模块、图像处理模块、控制模块和执行模块；所述图像采集模块利用摄像头主控板控制双目摄像头定时拍摄采集棉花的原始图像；所述数据存储模块通过入栈操作对所述原始图像进行存储，并通过出栈操作将所述原始图像数据提供给所述图像处理模块；所述图像处理模块通过计算机视觉技术对所述原始图像进行深度信息的提取，获得所述原始图像中所有棉花的空间坐标信息集，并从所述空间坐标信息集中选取距离所述双目摄像头最近的空间位置坐标作为目标棉花位置；所述控制模块为32位的集成单片机，通过摄像头主控板连接单片机和双目摄像头；所述控制模块根据所述目标棉花位置，通过控制步进电机驱动所述执行模块达到所述目标棉花位置，其中控制模块包含反馈环节，反馈环节获取所述执行模块所达到的实际位置，并与所述目标棉花位置进行比较，获得的差值反馈给所述控制模块；所述控制模块根据所述反馈环节获得的差值控制所述执行模块最终到达所述目标棉花位置；所述执行模块为一六自由度机械手，用于执行控制模块发出的采棉动作指令，并将所采摘的棉花放入储棉箱中；上述系统的工作方法为，应用于带储棉箱的采棉机上的，是按如下步骤进行的：步骤1、以双目摄像头中两个摄像头之间的中心点为原点o，以大地为参考平面，以所述采棉机前进的方向为x轴，以垂直于所述参考平面的法线为y轴，根据右手法则获得z轴，从而建立o‑xyz坐标系；则所述储棉箱在所述o‑xyz坐标系中的位置坐标为初始坐标(x0，y0，z0)；步骤2、定义循环变量为i，并初始化i＝1；步骤3、所述图像采集模块利用摄像头主控板控制双目摄像头定时拍摄采集棉花的第i张原始图像；步骤4、所述数据存储模块通过入栈处理存储所述第i张原始图像，通过出栈处理为所述图像处理模块提供所述第i张原始图像；步骤4、所述图像处理模块通过计算机视觉技术对所述第i张原始图像进行棉花的深度信息的提取，获得所述第i张原始图像中所有棉花的空间坐标信息集；步骤5、所述图像处理模块从所述空间坐标信息集中选取与所述双目摄像头距离最近的空间坐标信息作为目标棉花位置坐标并提供给所述控制模块；步骤6、所述控制模块通过串口通信读取所述目标棉花位置坐标，并计算步进电机的转动圈数，从而控制步进电机驱动所述执行模块从所述初始坐标(x0，y0，z0)移动到所述目标棉花位置坐标；步骤7、所述反馈环节获取所述执行模块的实际位置坐标，并与所述目标棉花位置坐标进行求差计算，获得的差值反馈给所述控制模块；步骤8、所述控制模块判断所述差值是否为0，若为0，则控制所述执行模块进行采棉操作；否则，根据所述差值控制所述执行模块从实际位置坐标移动到所述目标棉花位置坐标，并返回步骤7执行；步骤9、所述执行模块为一六自由度的机械手，并在执行采棉动作后，从所述目标棉花位置坐标复位到所述初始坐标(x0，y0，z0)处，从而将所采摘的棉花放入储棉箱中；步骤10、将i+1的值赋值给i，并反馈步骤3顺序执行。