[发明专利]一种两个重叠果实的分割定位方法

说明书

本发明涉及一种两个重叠果实的分割定位方法，尤其适用于果实颜色与背景色具有较大色差的类圆形果实，一种两个重叠果实的分割定位方法：输入仅为两个果实相互重叠的原始图像I_o，二值化处理，得到以果实区域为目标区的二值图像I_S，再逐步在二值图像I_S上选取目标区域的最小外接仿射矩形、目标矩形、两个ROI子区域，通过连接两个ROI子区域的中心点得到将目标矩形分割为两个四边形区域的分割线，再通过分别确定两个四边形区域的重心来确定两个果实的位置；最后分别以两个四边形区域的重心为圆心，再分别以两个重心到分割线与目标矩形的任意一个交点的距离为半径，画圆，将两个圆形区域判定为两个果实分别所在区域。

技术领域

本发明涉及一种用于摘取果实时对两个互相重叠的果实进行分割定位的方法，尤其适用于果实颜色与背景色具有较大色差的类圆形果实。

背景技术

随着近几年果实采摘劳动力的大幅度减少，人工采摘果实的成本越来越高。因此，对果实采摘机器人的需求量越来越大，对果实采摘机器人要求也越来越高。决定采摘机器人采摘效率的关键因素就是对果实采摘点的定位。由于果实往往会出现互相重叠的现象，采摘机器人对果实采摘点定位时会将重叠的果实作为一个果实处理，容易产生较大的定位偏差，不能抓取到果实，最终导致采摘失败。现有技术中，对于重叠果实的识别和定位主要采用以下几种方法：基于边缘曲率的识别方法、基于凸壳的识别以及基于支持向量机的识别方法。

果树上的果实发生相互重叠是非常普遍的现象，例如发生两个果实重叠、三个果实重叠甚至是三个以上的果树重叠，不过一般是两个果实重叠的现象居多。现有技术还没有专门针对两个果实重叠的分割定位方法，采用现有技术中的重叠果实的识别定位方法来进行两个果实重叠的分割和定位存在计算量大、运算速度慢的缺点，不利于提高机器人的采摘效率。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种基于色差的果实重叠分割定位方法，能够快速将图像中一个由两个重叠果实构成的果实区域分割成两个单独的果实区域，从而保证采摘点能够被准确定位。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术手段：一种两个重叠果实的分割定位方法，包括以下步骤：

步骤1：输入仅为两个果实相互重叠的原始图像I_o，对原始图像I_o进行二值化处理，得到以果实区域为目标区域并以树枝和树叶区域为背景区域的二值图像I_S；所述二值图像I_S中目标区域内各像素点的灰度值均为255；所述背景区域内各像素点的灰度值均为0；

步骤2：框选出二值图像I_S中目标区域的最小外接仿射矩形，使目标区域中的像素全部落在所述最小外接仿射矩形内；

步骤3：将步骤2中最小外接仿射矩形的长和宽分别缩减到原始长度的75％～85％，得到目标矩形；

步骤4：提取目标矩形内灰度值均为0的像素点，组成ROI区域；

步骤5：分别选取位于目标矩形两长边上中部位置处的两个ROI子区域，作为两个目标ROI子区域；

步骤6：分别提取两个目标ROI子区域的中心点，连接所述两个中心点并分别向两端延长至目标矩形的两条边上，从而得到将目标矩形分割为两个四边形区域的分割线；

步骤7：分别选取两个四边形区域，通过距离变换分别计算出两个四边形区域的重心；

步骤8：分别以两个四边形区域的重心为圆心，再分别以两个重心到分割线与目标矩形的任意一个交点的距离为半径，画圆，将两个圆形区域判定为两个果实分别所在区域，从而完成对两个重叠果实的分割和定位。

优选的，步骤1中的原始图像I_o为RGB图像，所述二值图像I_S按照如下步骤生成：