[發(fā)明專利]基于全景立體視覺的采摘對(duì)象的識(shí)別、分類和空間定位裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210367554.6
• 申請(qǐng)日: 2012-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN102986372A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯一平;俞立
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): A01D46/00
• 分類號(hào): A01D46/00;G01C11/00;G01C11/36
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強(qiáng)

1.一種基于全景立體視覺的采摘對(duì)象的識(shí)別、分類和空間定位裝置，其特征在于：包括雙目立體全景視覺傳感器，用于對(duì)采摘對(duì)象的識(shí)別、分類和空間定位進(jìn)行分析處理的微處理器，所述的雙目立體全景視覺傳感器與所述的微處理器進(jìn)行連接；

所述的雙目立體全景視覺傳感器，包括兩臺(tái)具有相同參數(shù)的固定單視點(diǎn)的全方位視覺裝置，全方位視覺裝置簡(jiǎn)稱ODVS，兩臺(tái)ODVS按照全方位的極線平面要求以垂直連接固定，并保證兩個(gè)ODVS的主軸在同一直線上；

所述的微處理器包括：

視頻圖像讀取單元，用于讀取兩個(gè)相同成像參數(shù)的ODVS的視頻圖像，并保存在指定的存儲(chǔ)設(shè)備中，其輸出與視頻圖像展開單元連接；

視頻圖像展開單元，用于對(duì)ODVS獲取的原始視頻圖像進(jìn)行圖像預(yù)處理，圖像預(yù)處理中首先對(duì)全方位圖像進(jìn)行展開，展開全景圖保存在指定的存儲(chǔ)單元中，其輸出與采摘對(duì)象識(shí)別模塊和比較標(biāo)準(zhǔn)特征參數(shù)抽取模塊相連接；

采摘對(duì)象識(shí)別模塊，用于根據(jù)采摘對(duì)象的顏色和外形特征對(duì)采摘機(jī)器人周圍的展開全景圖中的采摘對(duì)象進(jìn)行識(shí)別，其輸出與采摘對(duì)象分類模塊和采摘點(diǎn)匹配單元相連接；

采摘對(duì)象分類模塊，用于根據(jù)各種不同的采摘對(duì)象的分類標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)庫中相對(duì)應(yīng)的采摘對(duì)象的分類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)采摘對(duì)象進(jìn)行分類分級(jí)，其輸出與采摘對(duì)象分類控制模塊相連接；各種不同的采摘對(duì)象的分類標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)庫以及采摘對(duì)象的特征庫，用于存放各種不同的采摘對(duì)象的分類標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)和顏色與外形特征值；

采摘點(diǎn)匹配單元，用于找出同一時(shí)刻兩個(gè)不同視點(diǎn)的圖像中同一采摘對(duì)象的中心點(diǎn)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)像點(diǎn)，其輸出與空間信息計(jì)算單元連接；

空間信息計(jì)算單元，用于計(jì)算空間上的采摘對(duì)象的中心點(diǎn)到立體視覺測(cè)量裝置中心點(diǎn)的距離、方位角以及入射角，其輸出與機(jī)械手空間位置計(jì)算單元連接；

機(jī)械手空間位置計(jì)算單元，用于計(jì)算機(jī)械手的采摘端的空間位置，其輸出控制機(jī)械手的動(dòng)作，完成采摘任務(wù)；

采摘對(duì)象分類控制模塊，用于控制將分類分級(jí)后的采摘對(duì)象收集或分揀到相對(duì)應(yīng)的采摘對(duì)象容器中。

2.如權(quán)利要求1所述的基于全景立體視覺的采摘對(duì)象的識(shí)別、分類和空間定位裝置，其特征在于：所述的采摘對(duì)象識(shí)別模塊中，通過被采摘對(duì)象的顏色特征進(jìn)行識(shí)別，利用被采摘對(duì)象的顏色色差信息進(jìn)行圖像識(shí)別，針對(duì)每種不同的采摘對(duì)象通過實(shí)驗(yàn)研究，將能對(duì)某種采摘對(duì)象進(jìn)行有效識(shí)別的特征值寫入到各種不同的采摘對(duì)象的分類標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)庫以及采摘對(duì)象的特征庫中，每一種采摘對(duì)象在各種不同的采摘對(duì)象的分類標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)庫以及采摘對(duì)象的特征庫中都有其相對(duì)應(yīng)的顏色或者外形特征的描述，所述的采摘對(duì)象識(shí)別模塊根據(jù)某個(gè)規(guī)定的采摘對(duì)象的描述從ODVS獲取的全景圖像中檢索出相似的對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)采摘對(duì)象識(shí)別的目的。

3.如權(quán)利要求1或2所述的基于全景立體視覺的采摘對(duì)象的識(shí)別、分類和空間定位裝置，其特征在于：所述的采摘對(duì)象分類模塊，用于對(duì)識(shí)別出來的采摘對(duì)象進(jìn)行分類分級(jí)，對(duì)所采收的采摘對(duì)象進(jìn)行不同分級(jí)分倉歸類，以減少后續(xù)的人工分揀分級(jí)的勞動(dòng)；所述的采摘對(duì)象分類模塊根據(jù)采摘對(duì)象的分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判斷，本發(fā)明中主要是根據(jù)采摘對(duì)象的視覺特征進(jìn)行分類；因此從某種程度上說所述的采摘對(duì)象分類模塊是所述的采摘對(duì)象識(shí)別模塊的升級(jí)；每種采摘對(duì)象的分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)在視覺特征上都存在著相對(duì)應(yīng)的描述表達(dá)；

所述的采摘對(duì)象分類模塊，在采摘對(duì)象分類過程中，首先讀取所述的各種不同的采摘對(duì)象的分類標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)庫以及采摘對(duì)象的特征庫中相對(duì)應(yīng)的采摘對(duì)象特征參數(shù)值或者指標(biāo)值；接著采用數(shù)字圖像處理方法計(jì)算每個(gè)被采摘對(duì)象的各項(xiàng)指標(biāo)，分別取各指標(biāo)的平均值作為參考形狀的特征參數(shù)；然后對(duì)被采摘對(duì)象作相應(yīng)的參數(shù)計(jì)算，并與所述的各種不同的采摘對(duì)象的分類標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)庫以及采摘對(duì)象的特征庫中相對(duì)應(yīng)的采摘對(duì)象特征參數(shù)值進(jìn)行比較，其差值即為被采摘對(duì)象的識(shí)別特征參數(shù)；最后根據(jù)識(shí)別特征參數(shù)對(duì)采摘對(duì)象進(jìn)行分類，分類的結(jié)果輸出給采摘對(duì)象分類控制模塊，采摘對(duì)象分類控制模塊控制機(jī)械手將采摘對(duì)象收集或分揀到相對(duì)應(yīng)的分類分級(jí)容器中；關(guān)于半徑指標(biāo)、曲率指標(biāo)、連續(xù)性指標(biāo)、半徑指標(biāo)的對(duì)稱性、曲率指標(biāo)的對(duì)稱性和連續(xù)性指標(biāo)的對(duì)稱性的判斷均采用數(shù)字圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)進(jìn)行加工和處理。