[发明专利]一种基于TOF相机的树上苹果识别与定位方法

权利要求书

1.一种基于TOF相机的树上苹果识别与定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：使用相机的三维成像技术获取自然生长的苹果树的反射光强度图像和深度图像，并对图像进行预处理；步骤2：对步骤1得到的图像进行选择性对比度增强处理，改善图像，抑制无关信息，然后对改善后的图像进行形态滤波处理，去除图像中的噪声；步骤3：对步骤2改善过的图像进行分裂合并，对强度图进行分裂合并时得到的区域会将相邻苹果的区域合并到同一个区域，而通过深度图进行分裂合并时得到的区域会将贴附于苹果表面的树叶合并到同一个区域，因此，取两部分合并的交集作为识别得到的目标区域，然后用Canny算子进行边缘检测，获取目标果实区域的轮廓；步骤4：对经过步骤3得到的图像进行区域标记，并绘制区域的最小外接圆，在外接圆内通过圆形Hough变换对单个果实的轮廓线进行拟合，依次识别出所有的果实；步骤5：由步骤4可以获得果实圆及圆心位置，然后根据相机的三维数据库对每个果实圆心的三维坐标进行提取，然后求苹果的实际半径值，实现对苹果的定位。

2.根据权利要求1所述的一种基于TOF相机的树上苹果识别与定位方法，其特征在于，所述步骤1中获取图像方法是，计算机通过实时采集处理程序获取系统校正后的深度图和反射光幅值的强度图，然后转化为灰度图像各像素的灰度图。

3.根据权利要求1所述的一种基于TOF相机的树上苹果识别与定位方法，其特征在于，所述步骤2中采用选择性对比度增强方法，因为灰度值较大范围是背景信息，将这些信息直接忽略，扩充包含重要信息的灰度空间，这样就能转换到全灰度空间；采用形态滤波处理技术，即先腐蚀3次，再膨胀3次，就可消除噪声。

4.根据权利要求1所述的一种基于TOF相机的树上苹果识别与定位方法，其特征在于，所述步骤3中分裂合并的具体方法是，令R表示整个强度图像区域，P代表某种相似性准则，首先将图像等分为4个区域，然后反复将分割得到的子图像再次分为4个区域，直到对任意R_i，P(R_i)＝TRUE，表示区域R_i已经满足相似性准则，此时不再进行分裂操作；如果P(R_i)＝FALSE，则将R_i分割为4个区域；如此继续下去，直到P(R_i)＝TRUE或者已经到单个像素；在分离之后或在分裂的同时，将图像中任意两个具有相似特征的相邻区域R_j、R_k合并，即如果P(R_j∪R_k)＝TRUE，则合并R_j、R_k；当无法再进行聚合或分裂时操作停止。

5.根据权利要求1所述的一种基于TOF相机的树上苹果识别与定位方法，其特征在于，所述步骤4中，首先进行区域标记，并绘制区域的最小外接圆，在外接圆内按照确定的参数范围进行圆形Hough变换对单个果实的轮廓形状进行拟合，再去除已识别果实的轮廓线，对剩余苹果果实轮廓线进行拟合，依次识别出所有果实。

6.根据权利要求1所述的一种基于TOF相机的树上苹果识别与定位方法，其特征在于，所述TOF相机的分辨率为1280(h)×1024(v)、型号为OI-VS-1000的TOF相机。