[发明专利]一种旋转可调式双目视觉的目标识别定位装置及其在农业果实采摘机械的应用

权利要求书

1.一种旋转可调式双目视觉的目标识别定位装置，其特征在于：包括支架、摄像机和图像处理系统；所述支架包括两根纵向导轨和两根横向导轨，横向导轨与纵向导轨采用滑动连接以实现摄像机在Z轴方向的移动；所述摄像机是通过底座固定于支架上的两个左右对称设置的摄像机，底座可以绕Y轴进行旋转，底座与横向导轨采用滑动连接以实现摄像机在X轴方向的移动。

2.根据权利要求1所述的旋转可调式双目视觉的目标识别定位装置，其特征在于：所述两个摄像机是两个CCD摄像机，镜头相距10～25cm，且它们之间的距离可以调节。

3.根据权利要求1所述的旋转可调式双目视觉的目标识别定位装置，其特征在于：所述图像处理系统的操作过程包括下述步骤：

（1）摄像机标定：确定摄像机的视觉成像系统的内部参数和外部参数，即视觉成像系统对应的目标由图像坐标到世界坐标的映射关系；

（2）图像采集：将摄像机获取的图像进行量化后转换为数字图像，并将其输入、存储到计算机中；

（3）图像预处理：对存储到计算机中的数字图像进行对比度增强、平滑和图像增强的预处理；

（4）颜色空间转换：将图像从RGB颜色空间转换到YCbCr颜色空间，用以适当减弱在室外环境下太阳光对图像的干扰，获取目标最佳的颜色特征；

（5）图像分割与目标提取：采用图像分割算法，从获取的包含复杂背景的图像中分割出农业果实图像，然后从分割出的农业果实图像中识别和解译有意义的物体实体；

（6）目标定位：目标提取完成后，得到该目标在图像中的几何位置信息，即获得农业果实在图像中的坐标位置，然后结合摄像机标定结果及双目视觉的视差原理，将二维坐标转换到真实三维空间坐标，最终求取目标的三维位置信息。

4.一种农业果实采摘机械，其特征在于：包括权利要求1～3任一项所述的目标识别定位装置、移动平台、果箱和夹持机械手；所述移动平台在水平Y轴方向上移动；所述目标识别定位装置的纵向导轨固接于移动平台的前部，夹持机械手及其控制部分位于移动平台的中部，果箱位于移动平台的尾部。

5.根据权利要求4所述的农业果实采摘机械，其特征在于：所述夹持机械手包括后臂、前臂和夹持手爪；夹持手爪固接在前臂上并由前臂带动，用于夹紧农业果实；前臂与后臂之间通过轴连接，且前臂可以绕连接轴在竖直平面内做旋转运动，后臂与移动操作平台的主体连接。