[发明专利]一种成簇平菇的菌柄采摘位置的检测方法

说明书

本发明公开了一种成簇平菇的菌柄采摘位置的检测方法，包括：将左右两列平菇培养袋出菇口相对地摆放在地面上，通过深度相机俯拍，得到被拍摄区域的RGB彩色图像和深度图像；将RGB彩色图像输入YOLOv5模型，输出矩形边界框将整簇平菇和整簇平菇菌柄分别包围；对深度图像矩阵处理，确定平菇的生长方向；对矩形边界框包围的整簇平菇菌柄，菌柄采摘位置为矩形边界框的几何中心；对矩形边界框包围的整簇平菇，根据平菇生长方向分别计算菌柄采摘位置的二维坐标；代入深度图像矩阵，得到整簇平菇菌柄的采摘位置的三维坐标。本发明不受菌柄被遮挡的影响，针对菌柄的检测方法鲁棒性能好、准确度高，且能有效降低采摘过程中对菌盖的损伤。

技术领域

本发明涉及视觉检测技术领域，尤其涉及一种成簇平菇的菌柄采摘位置的检测方法。

背景技术

平菇的子实体分为菌盖、和菌柄。菌盖的形状为扇状、贝壳状，以覆瓦状丛生。菌盖表面颜色在生长过程中容易受光线影响，光照强的时候菌盖颜色深，光照弱的时候菌盖颜色浅。未成熟的平菇菌盖，其颜色为淡紫色、黑灰色、灰白色、白色、浅褐色、浅黄色和粉红色等，成熟的平菇菌盖，其颜色变为黑灰色、浅灰色、白色、黄色或红色等。人工培养袋种植下，菌盖直径一般为5cm至18cm。平菇菌柄为白色，直径在1cm-4cm之间，长度在3cm-5cm之间。平菇一般在大棚里采用培养袋种植，采摘时，手需要握住成簇的平菇菌柄部位，并往上提，然后将成簇的平菇摘下。目前市场上没有平菇采摘机械，采摘方式仍然是人工采摘，因此，为了减轻人工采摘劳动力，加快采摘效率，对平菇采摘机器人的研究尤为重要。

现有食用菌采摘机器人的采摘对象大多集中在褐菇、双孢菇、鸡腿菇等形状简单、子实体之间几乎不粘连的食用菌，而平菇覆瓦状丛生、粘连的生长特性，使得用于上述菌菇的检测方法不适用于平菇，鲁棒性和准确度有待提高；而且由于平菇的菌柄较小，容易被菌盖遮挡，针对菌柄检测时，容易出现漏检，而针对菌盖检测时，在后续的采摘阶段容易对平菇菌盖造成损伤。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本发明提供一种成簇平菇的菌柄采摘位置的检测方法，解决现有菌菇检测方法不适用于平菇，鲁棒性和准确度有待提高，平菇菌柄易被菌菇遮挡造成针对菌柄检测时易漏检，针对平菇菌盖检测时后续采摘易损伤菌盖的问题。

(二)技术方案

基于上述的技术问题，本发明提供一种成簇平菇的菌柄采摘位置的检测方法，一种成簇平菇的菌柄采摘位置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将左右两列平菇培养袋出菇口相对地摆放在地面上，通过深度相机俯拍平菇和平菇培养袋，得到被拍摄区域的RGB彩色图像帧和深度图像帧；

S2、对所述RGB彩色图像帧提取数据得到RGB彩色图像，输入平菇的YOLOv5深度神经网络模型中，输出矩形边界框将RGB彩色图像中的整簇平菇和整簇平菇菌柄分别包围，以及所述矩形边界框的以像素为单位的宽、高和矩形边界框的几何中心坐标；

S3、对所述深度图像帧提取数据得到深度图像矩阵Z，通过众数膨胀卷积预处理后，根据平菇培养袋区域的深度值与地面的深度值的差异，确定平菇生长方向；

其中，令z_p,q为深度图像矩阵Z中第p行第q列的深度值，r为矩阵的行数，对应图像的高，单位为像素，s为矩阵的列数，对应图像的宽，单位为像素；

S4、计算菌柄采摘位置的二维坐标：对于矩形边界框包围的整簇平菇菌柄，菌柄采摘位置的二维坐标为对应的所述矩形边界框的几何中心坐标；对于矩形边界框包围的整簇平菇，根据所述平菇生长方向计算菌柄采摘位置的二维坐标(P_0x,P_0y)：

P_0y＝P_1y