本發(fā)明涉及收獲機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別還涉及一種采摘果蔬的識(shí)別定位方法。

背景技術(shù)：

近年來，國內(nèi)外對采摘機(jī)器人的研究更加深入。采摘機(jī)器人的應(yīng)用可以大量減少勞動(dòng)力，提高工作效率，但是采摘機(jī)器人的發(fā)展還不完善，離大規(guī)模應(yīng)用還有較長的路要走。首先，對于采摘機(jī)器人來說，由于自然工作環(huán)境非結(jié)構(gòu)化的特點(diǎn)，存在很多影響果蔬識(shí)別的因素，采摘機(jī)器人是否能夠快速且準(zhǔn)確地識(shí)別定位出果蔬，與采摘成功與否密切相關(guān)。

樹枝遮擋、果蔬相互遮擋、圖像匹配難度高等都給采摘機(jī)器人末端執(zhí)行器定位帶來困難。另外，現(xiàn)在的果蔬識(shí)別技術(shù)難以區(qū)分成熟果蔬和不成熟果蔬、無損傷果蔬和有損傷果蔬，難以實(shí)現(xiàn)果蔬選擇性采摘，因此，果蔬識(shí)別定位問題現(xiàn)已成為推動(dòng)采摘機(jī)器人實(shí)用化亟待解決的關(guān)鍵問題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種采摘果蔬的識(shí)別定位方法，以更準(zhǔn)確識(shí)別果蔬采摘點(diǎn)，提高采摘機(jī)器人作業(yè)可靠性。

為解決上述技術(shù)問題，提供一種依照本發(fā)明實(shí)施方式的果蔬識(shí)別定位方法其包括步驟：

雙目視覺系統(tǒng)由左攝像機(jī)、右攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)組成，與左攝像機(jī)、右攝像機(jī)固連的空間坐標(biāo)系分別為左攝像機(jī)坐標(biāo)系、右攝像機(jī)坐標(biāo)系，左攝像機(jī)、右攝像機(jī)的成像平面分別為左成像平面、右成像平面，左成像平面上有兩個(gè)平面坐標(biāo)系分別為左平面像素坐標(biāo)系和左平面物理坐標(biāo)系，右成像平面上有兩個(gè)平面坐標(biāo)系分別為右平面像素坐標(biāo)系和右平面物理坐標(biāo)系；

1)使用雙目視覺系統(tǒng)，通過左攝像機(jī)、右攝像機(jī)分別抓取果蔬區(qū)域近景在左成像平面、右成像平面上的左攝像機(jī)圖片、右攝像機(jī)圖片；

2)人工采用鼠標(biāo)在左攝像機(jī)圖片、右攝像機(jī)圖片中分別點(diǎn)取同一果蔬采摘點(diǎn)的左平面像素坐標(biāo)點(diǎn)、右平面像素坐標(biāo)點(diǎn)，以獲取采摘點(diǎn)在左平面像素坐標(biāo)系、右平面像素坐標(biāo)系上的左平面像素坐標(biāo)值、右平面像素坐標(biāo)值；

3)將左平面像素坐標(biāo)值、右平面像素坐標(biāo)值分別轉(zhuǎn)換為左平面物理坐標(biāo)系、右平面物理坐標(biāo)系上的左平面物理坐標(biāo)值、右平面物理坐標(biāo)值；

4)將采摘點(diǎn)的左平面物理坐標(biāo)值、右平面物理坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為左攝像機(jī)坐標(biāo)系、右攝像機(jī)坐標(biāo)系上的左攝像機(jī)空間坐標(biāo)值、右攝像機(jī)空間坐標(biāo)值；

5)設(shè)左攝像機(jī)坐標(biāo)系為基準(zhǔn)坐標(biāo)系，將采摘點(diǎn)的右攝像機(jī)空間坐標(biāo)值從右攝像機(jī)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換至左攝像機(jī)坐標(biāo)系；

6)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系內(nèi)，聯(lián)合求解出采摘點(diǎn)空間坐標(biāo)值(X，Y，Z)。

本發(fā)明的有益效果在于通過人工參與識(shí)別果蔬，從而更準(zhǔn)確識(shí)別果蔬及準(zhǔn)確定位采摘點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)果蔬選擇性采摘，提高機(jī)器工作可靠性。

附圖說明

圖1是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的果蔬采摘點(diǎn)識(shí)別定位原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1所示，由左攝像機(jī)光心O_cl與X_cl、Y_cl、Z_cl軸組成左攝像機(jī)坐標(biāo)系，左成像平面為π_l，左成像平面左上角O_a與u_l、v_l軸組成左攝像機(jī)平面像素坐標(biāo)系，左攝像機(jī)光軸O_cl-Z_cl通過π_l平面，交點(diǎn)為O_l，則O_l與x_l、y_l軸組成左攝像機(jī)平面物理坐標(biāo)系，X_cl、u_l及x_l軸相互平行，Y_cl、v_l及y_l軸相互平行，且Z_cl垂直于成像平面，同理，由右攝像機(jī)光心O_cr與X_cr、Y_cr、Z_cr軸組成右攝像機(jī)坐標(biāo)系，右成像平面為π_r，右成像平面左上角O_b與u_r、v_r軸組成右攝像機(jī)平面像素坐標(biāo)系，右攝像機(jī)光軸O_cr-Z_cr通過π_r平面，交點(diǎn)為O_r，則O_r與x_r、y_r軸組成右攝像機(jī)平面物理坐標(biāo)系。X_cr、u_r及x_r軸相互平行，Y_cr、v_r及y_r軸相互平行，且Z_cr垂直于成像平面。通過雙目攝像機(jī)標(biāo)定可獲得攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)及外部參數(shù)，因此可知左攝像機(jī)坐標(biāo)系同右攝像機(jī)坐標(biāo)系存在一定幾何關(guān)系，且兩攝像機(jī)光心O_cl、O_cr間的距離為64mm。采摘點(diǎn)P(X，Y，Z)在左攝像機(jī)平面像素坐標(biāo)系、右攝像機(jī)平面像素坐標(biāo)系中的坐標(biāo)分別為p_l(u_l，v_l)、p_r(u_r，v_r)。

雙目視覺系統(tǒng)由左攝像機(jī)、右攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)組成，與左攝像機(jī)、右攝像機(jī)固連的空間坐標(biāo)系分別為左攝像機(jī)坐標(biāo)系、右攝像機(jī)坐標(biāo)系，左攝像機(jī)、右攝像機(jī)的成像平面分別為左成像平面、右成像平面，左成像平面上有兩個(gè)平面坐標(biāo)系分別為左平面像素坐標(biāo)系和左平面物理坐標(biāo)系，右成像平面上有兩個(gè)平面坐標(biāo)系分別為右平面像素坐標(biāo)系和右平面物理坐標(biāo)系；

1)使用雙目視覺系統(tǒng)，通過左攝像機(jī)、右攝像機(jī)分別抓取果蔬區(qū)域近景在左成像平面π_l、右成像平面π_r上的左攝像機(jī)圖片、右攝像機(jī)圖片；

2)人工采用鼠標(biāo)在左攝像機(jī)圖片中點(diǎn)取果蔬采摘點(diǎn)的左平面像素坐標(biāo)點(diǎn)p_l(u_l，v_l)，在極線幾何約束條件下，在右攝像機(jī)圖片中點(diǎn)取同一果蔬采摘點(diǎn)的右平面像素坐標(biāo)點(diǎn)p_r(u_r，v_r)，以分別獲取采摘點(diǎn)在左平面像素坐標(biāo)系、右平面像素坐標(biāo)系上的左平面像素坐標(biāo)值、右像平面素坐標(biāo)值；

3)將左平面像素坐標(biāo)值、右平面像素坐標(biāo)值分別轉(zhuǎn)換為左平面物理坐標(biāo)系、右平面物理坐標(biāo)系上的左平面物理坐標(biāo)值(x_l,y_l)、右平面物理坐標(biāo)值(x_r,y_r)；

4)將采摘點(diǎn)的左平面物理坐標(biāo)值、右平面物理坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為左攝像機(jī)坐標(biāo)系、右攝像機(jī)坐標(biāo)系上的左攝像機(jī)空間坐標(biāo)值(X_cl,Y_cl,Z_cl)、右攝像機(jī)空間坐標(biāo)值(X_cr,Y_cr,Z_cr)，

其中，f_l、f_r分別是左攝像機(jī)、右攝像機(jī)有效焦距，s_l、s_r為常數(shù)比例因子，可計(jì)算消除；

5)設(shè)左攝像機(jī)坐標(biāo)系為基準(zhǔn)坐標(biāo)系，即空間坐標(biāo)系，將采摘點(diǎn)的右攝像機(jī)空間坐標(biāo)值從右攝像機(jī)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換至左攝像機(jī)坐標(biāo)系，

其中，(X_cl,Y_cl,Z_cl)為左攝像機(jī)空間坐標(biāo)值、(X_cr,Y_cr,Z_cr)為右攝像機(jī)空間坐標(biāo)值，R、T分別為右攝像機(jī)坐標(biāo)系向左攝像機(jī)坐標(biāo)系變換的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量；

6)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系內(nèi)，聯(lián)合求解出采摘點(diǎn)空間坐標(biāo)值(X，Y，Z)。

根據(jù)采摘點(diǎn)空間坐標(biāo)值(X，Y，Z)，通過路徑規(guī)劃，上位機(jī)分別控制采摘機(jī)器人底盤及機(jī)械臂在基準(zhǔn)坐標(biāo)系內(nèi)由當(dāng)前位置運(yùn)動(dòng)至該空間坐標(biāo)值對應(yīng)的位置，完成采摘點(diǎn)定位，并實(shí)現(xiàn)選擇性采摘。