[发明专利]一种实景下的西瓜图像处理和定位方法

说明书

本发明提出一种实景下的西瓜图像处理和定位方法，其特征在于，所述定位是通过对左右两个摄像机采集到的实景西瓜图像有效截图后进行图像处理，分别计算出西瓜重心在左右两幅图像上以图像中心为坐标原点的坐标，再将计算出的两幅图像中的西瓜重心坐标采用斜视双目视觉定位算法，获得以左摄像机为坐标原点的西瓜重心的实际三维空间坐标的过程。其中，图像中的西瓜重心坐标是先对初步定位出的西瓜重心点所在区域进行有效截图后再作进一步的图像处理从而计算出来。本方法为西瓜采摘机器人提供关键的视觉定位技术，成本低且定位精度较高。

技术领域

本发明涉及一种实景下的西瓜图像处理和定位方法，通过对实景西瓜图像进行图像处理并定位西瓜重心的实际空间位置，属于机器视觉和人工智能领域。

背景技术

果蔬采摘机器人的首要任务是对目标的识别和定位。果实的形状、尺寸、颜色等差异性大，而且果实总是随机分布生长，这给果实的识别与定位带来很大的困难。目前识别果实的方法主要有灰度阈值、颜色识别法和区域识别法等，前两种方法主要是基于果实的光谱反射特性，因此极易受到自然光照的影响；而区域识别法则要求目标具有完整的边界条件，实际中果实往往被枝干或叶子遮挡，很难辨别出完整的轮廓。因此如何准确定位采摘对象成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明在于提供一种实景下的西瓜图像处理和定位方法，实现对实景下的西瓜的精确定位，为西瓜采摘机器人的研究提供关键的视觉定位技术，成本低且定位精度较高。

本发明提出了一种实景下的西瓜图像处理和定位方法，其技术方案是：一种实景下的西瓜图像处理和定位方法，其特征在于，通过对拍摄的实景西瓜图像进行有效截图并进一步图像处理得到的西瓜重心坐标为基础，根据斜视双目视觉定位算法计算出以左摄像机为坐标原点的西瓜重心的实际三维空间坐标，具体步骤为：

步骤101：左右两个摄像机拍摄实景下的同一个西瓜目标，获得西瓜在不同位置拍摄的2幅图像；

步骤102：读入拍摄的左右2幅实景西瓜图像并对其分别有效截图并图像处理后，可分别计算出西瓜重心点在左右2幅实景西瓜图像上的坐标(x1+a1,y1+b1)和(x2+a2,y2+b2)，该坐标是以实景西瓜图像最左上角像素点为坐标原点的像素坐标；

步骤103：建立以图像中心为坐标原点的图像坐标系，将步骤102计算出的西瓜重心点坐标(x1+a1,y1+b1)和(x2+a2,y2+b2)转换成以实景图像中心为坐标原点的西瓜重心点坐标(xl，yl)和(xr，yr)；

步骤104：计算得到左右两个摄像机对同一个西瓜重心目标的视差(xl-xr)；

步骤105:根据平视双目定位算法，计算出在平视情况下，西瓜重心目标点相对于以左摄像机摄像头中心为坐标原点的三维空间坐标(xc，yc，zc)：

xc＝b×xl/(xl-xr)(b为基线距) (1)

yc＝b×yl/(xl-xr) (2)

zc＝b×f/(xl-xr)(f为相机焦距) (3)

步骤106：将平视时的坐标系的3个坐标轴均旋转一个β角度，就可得到斜视时的三维坐标系，并由此可推导出斜视双目视觉定位公式(4)、(5)、(6)，将步骤105计算得到的西瓜重心的三维空间坐标(xc，yc，zc)代入公式(4)、(5)、(6)：

xw＝xc (4)

yw＝zc×cosβ+yc×sinβ (5)

zw＝zc×sinβ-yc×cosβ (6)

则可计算出西瓜重心的实际三维空间坐标(xw，yw，zw)。