[发明专利]果蔬采摘点微调定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及农业机器人领域，特别是涉及一种果蔬采摘点微调定 位方法。

背景技术

近年来，国内外在现代农业技术领域中对果蔬采摘机器人的研究 成为热点，但是真正达到代替人类完成采摘任务还有相当大的差距。 最重要的问题有两方面：一是采摘机器人工作在非结构环境中，由于 受自然光照、生物多样性等不稳定因素影响，目标与背景成多元信息 叠加，果实与茎叶颜色的相近性，都成为果实特征信息提取的难点； 二是采摘对象空间位置随机分布且个体差异较大，对采摘机器人末端 执行器的定位精度要求很高。这些问题成为农业机器人发展中技术上 的瓶颈。能够在复杂非结构环境下，准确提取收获目标采摘点是影响 农业采摘机器人产业化推广的关键技术之一。

目前国内外采摘机器人采摘目标定位，大部分采用一次远景定位 方式，采摘抓取误差较大。近几年采用近景二次精确定位的方式提高 采摘精度的方法已经开始被研究，荷兰E.J.VAN等人在采摘机器人末 端安装视觉传感器进行目标近景定位，但是其三维重建算法比较复 杂、耗时，不能满足机器人实时性要求。因此通过简单快速的末端微 调定位方法，提高采摘机器人精度具有重要意义。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种用于果蔬采摘机器人末端 闭环定位方法，以精确定位果蔬采摘切割点，实现机械臂采摘过程中 的二次微调精确定位，提高采摘机器人作业可靠性。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，提供一种依照本发明实施方式的果蔬采摘 点微调定位方法，其包括步骤：

S1，利用采摘机器人采集果蔬抓取区域近景三维位置信息，获得 第一次定位数据；

S2，根据所述第一次定位数据，采摘机械臂控制器控制采摘末端 执行器运动到所述第一次定位数据所限定的空间某一点，该点使得摄 像机能正对果蔬上端区域拍摄到采摘点全景清晰图像；

S3，采摘机械臂控制器触发摄像机采集当前图像，并对采集到的 图像进行处理得到采摘点图像坐标；所述对采集到的图像进行处理得 到采摘点图像坐标具体包括：

S3-1，将当前彩色图像G通道由Sobel算子进行边缘检测，将灰 度突变较大点处R、G、B值分别置为0；

S3-2，将步骤S3-1所得彩色图像由RGB空间向HSV空间转化；

S3-3，根据背景和果蔬在HSV空间中H、S通道色彩差异，去 除部分噪声干扰；

S3-4，通过面积、矩形度判断提取黄瓜目标区域，取其中心线最 上端边界像素为采摘分割点，从而确定其以像素为单位的图像坐标 (μ，v)；

S4，将上述采摘点图像坐标转化为采摘点空间三维坐标；具体包 括：

S4-1，通过下式将采摘点图像坐标转化为摄像机坐标系下的坐标 值：

x=lx0μ-lx1y=ly0ν-ly1z=d]]>

其中d为采摘点当前位置距摄像机坐标系x-y平面的物理距离， l_x0、l_x1、l_y0、l_y1为摄像机内部参数，通过摄像机标定唯一确定，(x， y，z)为采摘点在摄像机坐标系下的坐标值；