基于双目立体视觉的机械手移栽穴盘定位方法

来源：农业工程学报杂志2016年第5期北京时间：

作者：王跃勇,于海业,刘媛媛,

摘要：为了解决自动化机械手移栽过程中穴盘放置偏斜和底部局部"凸起"而引起的移栽效果不理想的问题，为机械手提供穴盘精准坐标，对穴盘准确定位方法进行研究。首先，根据机械手移栽特点提出穴盘定位总体方法及图像获取手段。其次，利用单目相机获取的图像采用像素标记法和Radon变换法计算穴盘中心坐标和角度，完成穴盘平面定位。再次，对双目相机获取的图像采用SIFT（scale invariant feature transform）特征匹配的算法获得匹配点对坐标，并提出区域整合匹配点的方法。最后，利用整合的区域双目匹配点坐标配合相机标定结果重建匹配点的三维世界坐标，并且与穴盘平面定位结果相结合完成穴盘空间位置重构。试验结果表明，提出的穴盘定位方法能够真实地恢复穴盘空间姿态，中心像素横纵坐标相对误差分别在（?7，+7）和（?6，+7）像素内,角度检测值与实测值相对误差值在（?0.51°，+0.53°）内，利用SIFT特征匹配算法匹配双目图像，在2×4区域内对8对整合匹配点进行三维世界坐标重建，其中7个坐标的三个维度与测量值相对误差在2 mm内，1个坐标与测量值相对误差为4.6 mm内。该方法所应用的算法成熟，可以满足机械手移栽实际应用处理要求。

关键词：农业机械, 机械化, 移栽, 双目立体视觉, SIFT特征匹配, 三维重构, 机械手移栽, 穴盘定位