[实用新型]一种基于机器视觉的油茶果花识别定位系统

说明书

针对由于油茶树花果并存的现象而导致在油茶果采摘过程中，油茶花易受到采摘机器人破坏而影响果实产量的问题，本实用新型公开了一种基于机器视觉的油茶果花识别定位系统，该系统由主控制器(1)、RGB‑D摄像头(6)和云台组成，云台包括底座(2)、第二电机支架(7)、第一舵机(4)、第二舵机(5)和第一电机支架(7)；RGB‑D摄像头(6)安置在云台上，通过标准USB接口与主控制器通信(1)；主控制器(1)利用GPIO口控制云台，分别调整垂直和水平方向的拍摄角度；底座(2)用于支撑整个系统结构。本实用新型可为油茶果采摘机器人提供油茶果花的空间坐标信息，使采摘机器人在油茶果采摘过程中避免与油茶花发生接触而受损，使果实产量受到影响。

技术领域

本实用新型涉及机器视觉领域，具体是一种基于机器视觉的油茶果花识别定位系统。

背景技术

在果蔬的生产作业中,采摘约占整个作业量的40％。采摘作业质量的好坏直接影响到农作物的经济效益。目前，果蔬采摘方式主要包括人工采摘和机器人采摘两种。由于人工采摘作业的效率较低并且受工作人员的疲劳程度以及不同工人对果实判别标准不同影响,很难达到严格的采摘和分类要求。为了进一步降低生产成本,提高分类质量,保证最佳经济效益的制约因素，一些国家将采摘的方式由传统的人工采摘向利用农业采摘机器人采摘进行转变。在果蔬的采摘过程中, 果实的识别和定位是一道重要环节，采摘机器人根据果实的颜色等其他特征对果实进行识别和定位。近年来彩色图像配合深度信息实现对果实的识别定位已经受到越来越多国家的重视，机器视觉技术在果实采摘领域日趋成熟。

油茶树是一种较为特别的果树品种，往往果期未结束，花期即至，形成花果并存的特有现象，被群众称为“抱子怀胎”，这是油茶树异于其他果树的一大显著特征。油茶果为一种小型球果呈扁圆形或橄榄形，直径3-4cm，果瓣厚而木质化。未成熟的油茶果是红色或者是绿色，成熟后会脱一层皮，里面的肉质呈银白色或者白色。油茶花为两性花，直径3-5cm，无梗；花瓣为5-7片，白色，分离，倒卵形至披针形，长2.5-4.5cm，先端常有凹缺，外面有毛；雄蕊多数，无毛，外轮花丝仅基部连合。茶籽油是世界四大木本植物油之一，我国茶油具有食疗双重功效，又符合人们崇尚自然、提高生活质量的要求，为当今食用油中的精品。在油茶的生产作业中，收获采摘约占整个作业量的40～50％，由于采摘作业的复杂性，采摘自动化程度很低。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

由于大多的果树的花在经过授粉后开始结果，果期一般在花期结束之后，在果实采摘的过程中不需要考虑对花的影响。而对于油茶树这类果花同期的农作物，采摘机器人在果实采摘的过程中存在破坏油茶花的危险。而如果果实的花受到了损害，则对后期的果实生长会产生不良影响。

(二)技术方案

为克服采摘机器人采摘过程中容易对油茶花造损伤的问题，本实用新型提出了一种基于机器视觉的油茶果花识别定位系统，可用于对油茶树上的油茶果和油茶花进行识别和定位，并将定位信息传送给采摘机器人，辅助采摘机器人进行机械臂路径规划，防止采摘机器人采摘果实过程中对油茶花造成损害，影响油茶果产量。

本实用新型所提出的一种基于机器视觉的油茶果花识别定位系统由主控制器，RGB-D摄像头，云台三部分组成，具体技术方案如下：

(1)本实用新型所提出的一种基于机器视觉的油茶果花识别定位系统，所述主控制器选用Respbarry PI，主控制器装有Linux操作系统利用OpenCV与OpenNI 库函数实现与所述RGB-D摄像头进行数据通信及数字图像进行处理，所述 RGB-D摄像头通过实时扫描前方景物,同步采集彩色图像和深度图像，并利用适配器将图像数据通过USB标准接口传输给所述主控制器。主控制器对图像数据进行处理，完成对图像中的油茶果花目标的识别及空间定位，油茶果花的空间坐标以RGB-D摄像头为坐标原点，利用油茶果花在RGB图像上的二维坐标点及其对应的深度数据确定油茶果花的空间坐标。