[发明专利]一种天地一体化柑橘采摘方法

说明书

一种柑橘自动采摘的方法，该方法将采摘分空中和地面两步进行：采用高精度卫星定位装置确定无人机准确位置，利用无人机上携带的双目视觉定位装置对种植区域内的每棵柑橘树进行信息采集，再用图像处理方法获得每棵柑橘树树干和成熟柑橘的空间三维坐标，在短时间内即能收集到种植区域内全部柑橘树和成熟柑橘信息并初步定位。采摘前，将初步定位坐标导入并存储到地面采摘系统中，地面采摘系统沿果树行间间隔运动并在每棵柑橘树前停留，驱动采摘机械手运动到成熟柑橘空间三维坐标0.2米空间范围内，启动机械手上携带的和无人机相同的双目视觉定位装置，只需要在存储的成熟柑橘空间三维坐标周围很小范围（±0.25m）内搜索，即可寻获成熟柑橘并确认，再进一步精确定位并自动采摘，知道全部成熟柑橘采摘完成。

技术领域

本发明涉及一种柑橘自动化采摘方法，具体是一种天地一体化柑橘采摘方法。

背景技术

人工采摘柑橘这类果树的果实时，由于自然条件下生长的果树形态各异、枝干发达、树冠超过人体高度，果实不均匀的生长在树枝之间和前后背,若完全依靠人工采集，不仅效率低，而且有一定危险性，自动化采摘替代人工采摘是大势所趋。地面自动化采摘需要采用机器视觉定位，机器视觉受自然光线的影响严重，持续作业时日光角度和光线强度不断变化，机器视觉受背景光线干扰，常常无法识别柑橘并定位，使采摘作业无法顺利进行。利用无人机采摘柑橘，空中采摘由于飞机受风力影响产生漂移，无法准确抓取柑橘，且无人机滞空时间短，无法长时间持续作业。因此需要一种准确，可持续作业的柑橘自动化采摘方法。

发明内容

为解决地面采摘系统的视觉定位装置受日光角度和强度不断变化影响，在大范围内搜索时，难以快速准确识别出成熟柑橘并定位采摘的缺陷。本发明提供一种天地一体化柑橘采摘方法，应用配备差分卫星定位装置和双目视觉定位装置小型无人机在柑橘成熟期间快速采集果园内柑橘的图片信息，利用图像处理技术识别成熟柑橘并初步定位(误差较大)；定位信息在采摘前传送给地面采摘系统，地面采摘系统的采摘机械手上携带的视觉定位装置运动到成熟柑橘坐标附近，只需要在很小范围内搜索即可寻获成熟柑橘，再进一步精确定位(误差很小)，并执行采摘的柑橘自动化采摘。

本发明采取的技术方案为：

一种天地一体化柑橘采摘方法，包括以下步骤：

步骤S1、使用配备差分卫星定位装置和双目视觉定位装置的无人机，选择风力不影响无人机稳定飞行和光线适合双目视觉定位装置拍摄的天气，在种植区域沿柑橘树行列间间隙以某一高度巡航，在每棵柑橘树前自主定高悬停，并利用双目视觉定位装置连续拍照，快速遍历整个种植区域，获取种植区域内柑橘树的图像信息，通过计算机图像处理技术，分割出成熟柑橘，并结合无人机拍摄时的空间三维坐标，初步确定成熟柑橘的空间坐标。

步骤S2、将成熟柑橘的空间坐标导入并存储到携带差分卫星定位装置的地面采摘系统中，地面采摘系统驱动采摘机械手上携带的视觉定位装置，运动到某个成熟柑橘附近，只需要在存储的成熟柑橘空间坐标周围很小范围内搜索，即可寻获成熟柑橘并确认，再进一步精确定位并由机械手执行自动采摘。

所述步骤S1，具体包括以下步骤：

步骤S1.1、操作携带差分卫星定位装置和双目视觉定位装置的无人机，在合适天气条件下，遥控无人机沿柑橘树行列间间隙，在柑橘树树冠高度以上和树冠高度以下分次飞行，并利用双目视觉定位装置连续拍照，快速获取果园种植区域内柑橘树的图像信息，拍照同时保存差分卫星定位装置确定的无人机当前空间三维坐标；

步骤S1.2、通过计算机，运用图像和信息处理技术，结合差分卫星定位装置确定的无人机自身空间三维坐标和用双目视觉定位装置拍摄的图片信息，确定果园内柑橘树的分布信息，每棵柑橘树树冠形心的空间三维坐标，树冠最大直径和树冠顶点高度信息；

步骤S1.3、根据树冠形心的空间三维坐标、树冠最大直径和树冠顶点高度信息,确定无人机可穿越柑橘树树林的飞行通道，规划出无人机穿越柑橘园拍摄每棵柑橘树清晰图像的自主巡航路线。