蔬菜嫁接机器人嫁接苗特征参数的视觉测量方法

来源：农业工程学报杂志2015年第9期北京时间：

作者：张雷,贺虎,武传宇,

摘要：嫁接用苗的直径、生长点坐标、苗长等特征信息，是判断能否嫁接匹配的有效参数特征，也是迅速获取机器人嫁接位置参数的重要依据。为了提取相关蔬菜嫁接机器人的嫁接用苗特征信息（嫁接苗生长点坐标、砧木苗子叶茎截面的长短轴直径、穗木苗子叶茎截面长短轴直径、砧木苗长度及穗木苗长度等），该文提出了一种图像处理综合算法。该算法首先确定采集后图像的初步目标范围，然后进行预处理，获得单色图像，利用灰度阶跃变化选定兴趣区域，而后对图像进行中值滤波和图像增强；利用基于高斯拟合、求反和基于大津法阈值分割相结合的信息提取方法，获得生长点横坐标，结合形态学开闭处理方法及逻辑搜索运算，引入有效行连续的概念，剔出强光噪声的干扰，获得了所需的各长短轴直径图像坐标；利用标定结果和相机图像到世界坐标转换的对应关系，获得最终各项指标信息。在自行研发的嫁接机器人样机上，以葫芦类砧木苗为试验对象，经过500次试验，与传统手工实际测量值相比，该算法实测值平均误差小于0.0053 mm，直径最大误差小于0.02 mm，从而验证了该算法的可行性和有效性。该算法能在线获取嫁接苗特征信息，满足嫁接实时要求。

关键词：机器人, 图像处理, 算法, 嫁接, 蔬菜, 机器视觉, 特征参数