[发明专利]一种株上球形果实识别的深度球截线方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及农业机器人领域，特别涉及一种株上球形果实识别的深度球截线方法。

背景技术

识别定位是采摘机器人的核心技术，而快速准确的采摘目标特征提取是果实识别的前提。由于传统基于可见光图像的识别定位方法在光照敏感性和重叠对象分割上存在的固有劣势，研究者陆续开展了其他技术途径的探索，其中利用深度信息进行果实的识别定位成为研究热点。

目前利用深度信息进行株上果实识别定位方法主要分为两类，第一类是综合利用深度和颜色信息，其中深度信息主要作为辅助，仍然无法避免可见光图像技术的瓶颈并增加了深度与颜色信息融合的复杂性。第二类是依靠深度信息并将深度点云数据还原为深度图像，进而利用二维图像处理算法完成果实的分割，该类方法仍依赖于传统的边缘轮廓提取算法，造成“原始深度数据—图像化—灰度数值计算—轮廓曲线提取—果实特征辨识”的复杂分析处理过程：

(1)无法有效发挥深度点云的数据量少优势和有效利用其特殊信息特征；

(2)从深度信息转换至离散化的灰度值时产生的误差导致相邻对象的深度差异锐减；

(3)分析处理过程过于复杂化，影响了识别定位的实时性。

发明内容

针对现有基于深度信息实现株上果实识别定位方法的不足，本发明提供一种株上球形果实识别的深度球截线方法，通过实现对株上果实的快速准确识别。

为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：

一种株上球形果实识别的深度球截线方法，其特征在于包括：孤立果实的识别、贴碰果实的识别和株上果实识别处理流程。

所述的一种株上球形果实识别的深度球截线方法，其特征在于所述孤立果实的识别具体方法为：

首先在三维深度数据内寻找判定为孤立区域(7)的各点云聚集区域(8)的最近点A_m的深度值D_Am，用以三维深度传感器(1)为球心、以各半径D_m＝D_Am+D_S，由深度值的跳变误差确定的球面厚度δ建立深度球面(2)对判定为孤立区域(7)的各点云聚集区域(8)进行切割获得多条截线(9)，对所述多条截线(9)应用球形果实的特征提取方法(10)判断出其中的球形果实(5)；m＝1，2，…，D_s为切割深度。

所述的一种株上球形果实识别的深度球截线方法，其特征在于所述贴碰果实的识别的具体过程为：

过程2.1，寻找判定为贴碰区域(6)的各点云聚集区域(8)的最近点B和最远点C；

过程2.2，用以最近点B的深度值与i个切割深度D_S之和为半径的深度球面(2)进行第i次切割获得各截线(9)，对各截线(9)应用球形果实的特征提取方法(10)识别出其中N_j个球形果实(5)，记录识别为球形果实(5)的各截线(9)的中心像素坐标；i＝1，2，…，每切一次，深度增加Ds，能切几次取决于半径R和Ds的比值，i的最大值为半径R和Ds的比值取整即

过程2.3，再用以最近点B的深度值与i+1个切割深度D_S之和为半径的深度球面(2)进行第i+1次切割获得各截线(9)，对各截线(9)应用球形果实的特征提取方法(10)识别出其中N_k个球形果实(5)，记录识别为球形果实(5)的各截线(9)的中心像素坐标；

过程2.4，对相邻两次切割获得的识别为球形果实(5)的各截线(9)的N_j和N_k个中心像素坐标进行两两比对，当N_j个球形果实(5)的任一中心像素坐标与N_k个球形果实(5)的任一中心像素坐标间距离不超过中心距阈值[D]时，即

则该两截线(9)被判定为同一球形果实(5)，否则被判定为不同的球形果实(5)；

过程2.5，继续增加1个切割深度D_S进行下一次切割，并重复过程2.3和过程2.4，直至最近点B的深度值与i个切割深度D_S之和超过最远点C的深度值，完成贴碰区域(6)内的球形果实(5)识别。

所述的一种株上球形果实识别的深度球截线方法，其特征在于：所述株上果实识别处理流程如下：

过程3.1，利用三维深度传感器(1)通过对场景的实时扫描获得视场范围内对象的深度点云数据D为深度值，θ,为水平角度，为竖直角度；