櫻桃小番茄腋芽摘除機器人關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、櫻桃小番茄腋芽摘除是提高產(chǎn)量的關(guān)鍵，由于腋芽顏色特征和周圍枝條、葉片相近，且容易被遮擋，本文以小番茄植株為對象，以成功摘除腋芽為目標，研究了圖像采集、去除點定位，側(cè)枝水平投影角測量等關(guān)鍵問題。主要研究內(nèi)容與成果:
　　(1)研究了農(nóng)藝技術(shù)，使用半剪的方式摘除櫻桃小番茄的腋芽。測量了定植后的櫻桃小番茄植株幾何特性，還測定了其腋芽、側(cè)枝的力學特性，獲得了櫻桃小番茄的株高、主莖直徑、節(jié)距、側(cè)枝朝向、傾角等特征參數(shù)。提出在溫室大棚中應標準

2、化種植，按照固定的行距、株距、畦距等要求，為機器人自動摘除腋芽提供一定基礎(chǔ)。
　　(2)研制了藍色LED光源染色系統(tǒng)，照射小番茄植株的側(cè)枝基部，將其用藍光染色，方便進行圖像分割。建立了藍色LED可調(diào)式染色系統(tǒng)，通過光照度傳感器檢測周圍環(huán)境的照度，調(diào)節(jié)燈珠的亮度，防止發(fā)生高光反射或者染色不足。對RGB顏色空間的B分量進行圖像分割，得到目標部位清晰完整的圖像。
　　(3)通過快速傅里葉變換(FFT)，使用低通濾波器去除毛刺和噪聲

3、，保留基本輪廓特征;由形態(tài)學膨脹算法突出腋芽兩側(cè)特征點，通過Shi-Tomasi角點檢測算法，找到目標圖像角點，再經(jīng)過特征點判別算法，找到特征點，由此判別腋芽存在與否，定位腋芽去除點，最后摘除腋芽。實驗結(jié)果表明，腋芽識別的成功率為93.9％，腋芽摘除成功率為88.9％，能滿足自動去除的要求。
　　(4)設計了光電式自動旋轉(zhuǎn)測向機構(gòu)。采用閉合環(huán)形機構(gòu)環(huán)繞櫻桃小番茄主莖，并通過旋轉(zhuǎn)方式使固定在活動環(huán)上的光電傳感器能水平360°掃描側(cè)枝

4、，得到側(cè)枝的水平投影方向角。分析活動環(huán)的運動軌跡，得到其線速度與角速度的關(guān)系及比例系數(shù)。經(jīng)試驗表明:比例系數(shù)為1.5，角速度為1.875π/s，線速度為25mm/s時，檢測成功率為97％，角度標準差為±8.6°。高度補償設定為20mm，成功率為91％。對42株櫻桃小番茄的153個側(cè)枝進行測試，在1.8m高度內(nèi)的成功率為88.2％。
　　(5)標定了工業(yè)攝像頭，標定結(jié)果誤差在2mm之內(nèi)。分析了單目攝像頭測距的不足，使用超聲波測距傳感