[发明专利]双孢菇位置识别与推倒方向的选定方法

说明书

本发明公开一种双孢菇位置识别与推倒方向的选定方法。该方法的具体步骤为：当采摘机器人到达指定位置后，首先打开白光电灯对蘑菇进行均匀的照明，再触发相机对蘑菇进行拍照。通过的白光的反射进而初步快速识别出蘑菇的位置区域，然后对位置区域进行去噪、填充、区域分割等处理。接着通过圆度与面积的筛选选出适合摘取的蘑菇，最后通过计算得到每一个蘑菇区域的中心坐标，并拟合成圆形。然后进行推倒方向的选定。该发明方法因采用光线反射区分重叠蘑菇方法，所以运算速度较快，并且无论是识别的准确度还是推倒方向的选定的准确度都较高。

技术领域

本发明涉及涉及图像识别以及推倒方向的选定方法，特别是一种双孢菇位置识别与推倒方向的选定方法。

背景技术

目前在中国，对蘑菇栽培已经形成了工业化的生产，并且在施肥、下料、湿度控制已经基本自动化。然而在采摘蘑菇方面目前还只有人为进行采摘，无法实现自动化的摘取。随着人口慢慢老龄化以及劳力成本的大大提高，蘑菇采摘自动化也成了研究的一个方向。采摘蘑菇机器人能够大大提高工作的效率，更能为企业减少劳力方面的成本。随着自动化技术的完善，无论是国内还国外公司或者研究所都开始研究关于采摘不同种类水果的机器人，采摘蘑菇也成为了一个研究方向。

然而，由于蘑菇的生长是错综生长的非结构化，并且部分蘑菇重叠在一起无法有效的分辨，甚至有一些蘑菇的根还连在一起，根本无法实现摘取。蘑菇堆叠较多、生长姿态不可控以及根部相连这些问题大大提升了采摘机器人末端执行器识别定位以及蘑菇摘取的难度。因此，目前国内外对蘑菇采摘机器人的研究还处于研究阶段，并没有能真正能够应用于工厂。当今的采摘蘑菇机器人存在以下的缺点。第一、只能在蘑菇稀疏分布的情况下进行辨别单个蘑菇并摘取，对于重叠、密集的蘑菇无法辨别单个，因为从俯视看蘑菇都连接或重叠在一起，视觉无法有效的识别每个蘑菇边缘并区分开它们。第二、在实验室所实验的蘑菇因为是稀疏分布，不存在蘑菇的根相互连接而拔不起来这种实际情况。因此目前没有采摘蘑菇机器人应用倒实际当中。

在实验中发现，对于密集生长得蘑菇如果直接抓取可能会对蘑菇得表面造成损坏而影响品质，而直接吸起可能使得头部与根部直接被扯断。因此对双孢菇进行边推倒边旋转的方式，从而在不损伤蘑菇得情况下把根茎相连得双孢菇单个提取出来。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种双孢菇位置识别与推倒方向的选定方法。首先通过灯光反射的方法使得视觉能够有效的识别出单个蘑菇，并得到其中心位置。接着为了能够摘取根部相连的蘑菇，模仿人采摘方式，通过先推倒在旋转蘑菇的方式使得需要采摘的蘑菇的根部与其它蘑菇的根断开。因此在识别出各个蘑菇中心位置后，要在不伤及其它蘑菇方向的进行推倒，也就是往没有蘑菇生长的地方进行推倒，因此所识别的蘑菇要判定是否能推倒，往哪个方向进行推倒也是通过相机得视觉进行选定。由视觉得到蘑菇的坐标点以及推倒方向，从而执行机构能够根据视觉提供的蘑菇坐标点和推倒方向角度，从而对蘑菇进行先推倒再旋转方式使根茎相连的蘑菇能够单独取出。

根据上述原理，本发明采用如下技术方案：

一种双孢菇位置识别与推倒方向的选定方法，其特征在于该方法的具体步骤为：

a.通过白光从正上方对蘑菇进行均匀的照射；当蘑菇机器移动到指定位置，指定位置是由相机视野所确定得，比如相机视野范围为190mm*140mm，去除视野边缘拍摄不完整蘑菇，190mm左右各去除20mm边缘效果最好。因此从设定的机械原点出发，每次移动150mm。，触发信号使得相机进行拍照；

b.将步骤a所拍摄的照片转化成3个单通道的单色图，并将3张单色图转化成HSV色差空间中的图；通过灰度值提取，取出HSV色差空间中的图中双孢菇被灯光所照亮的区域，并进行腐蚀去噪；

c.对步骤b去噪后所得区域进行区域分割，也就是把不连通区域分割成单独的区域，称为独立的区域，同时对其进行膨胀操作，使得区域边缘更加光滑，并且恢复b步骤因腐蚀去噪而被减小的区域面积；