[發(fā)明專(zhuān)利]一種天地一體化柑橘采摘方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810630095.3
• 申請(qǐng)日: 2018-06-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108901366B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍長(zhǎng)江;顏家彬;陳紅;李善軍;覃光勝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A01D91/04
• 分類(lèi)號(hào): A01D91/04;G06K9/00;G06T7/11;G06T7/66;G06T7/73
• 代理公司: 宜昌市三峽專(zhuān)利事務(wù)所 42103
• 代理人: 吳思高

1.一種天地一體化柑橘采摘方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟S1、使用配備差分衛(wèi)星定位裝置和雙目視覺(jué)定位裝置的無(wú)人機(jī)，選擇風(fēng)力不影響無(wú)人機(jī)穩(wěn)定飛行和光線適合雙目視覺(jué)定位裝置拍攝的天氣，在種植區(qū)域內(nèi)沿柑橘樹(shù)行列間間隙以某一高度巡航，在每棵柑橘樹(shù)前自主定高懸停，并利用雙目視覺(jué)定位裝置連續(xù)拍照，快速遍歷整個(gè)種植區(qū)域，獲取種植區(qū)域內(nèi)柑橘樹(shù)的圖像信息，通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，分割出成熟柑橘，并結(jié)合無(wú)人機(jī)拍攝時(shí)的空間三維坐標(biāo)，初步確定成熟柑橘的空間坐標(biāo)；

所述步驟S1具體包括以下步驟：

步驟S1.1、操作攜帶差分衛(wèi)星定位裝置和雙目視覺(jué)定位裝置的無(wú)人機(jī)，在合適天氣條件下，遙控?zé)o人機(jī)沿柑橘樹(shù)行列間間隙，在柑橘樹(shù)樹(shù)冠高度以上和樹(shù)冠高度以下分次飛行，并利用雙目視覺(jué)定位裝置連續(xù)拍照，快速獲取果園種植區(qū)域內(nèi)柑橘樹(shù)的圖像信息，拍照同時(shí)保存差分衛(wèi)星定位裝置確定的無(wú)人機(jī)當(dāng)前空間三維坐標(biāo)；

步驟S1.2、通過(guò)計(jì)算機(jī)，運(yùn)用圖像和信息處理技術(shù)，結(jié)合差分衛(wèi)星定位裝置確定的無(wú)人機(jī)自身空間三維坐標(biāo)和用雙目視覺(jué)定位裝置拍攝的圖片信息，確定果園內(nèi)柑橘樹(shù)的分布信息，每棵柑橘樹(shù)樹(shù)冠形心的空間三維坐標(biāo)，樹(shù)冠最大直徑和樹(shù)冠頂點(diǎn)高度信息；

步驟S1.3、根據(jù)樹(shù)冠形心的空間三維坐標(biāo)、樹(shù)冠最大直徑和樹(shù)冠頂點(diǎn)高度信息,確定無(wú)人機(jī)可穿越柑橘樹(shù)樹(shù)林的飛行通道，規(guī)劃出無(wú)人機(jī)穿越柑橘園拍攝每棵柑橘樹(shù)清晰圖像的自主巡航路線；

步驟S1.4、待柑橘樹(shù)柑橘成熟需要采摘前，選擇天晴，風(fēng)速小于1km/h和光強(qiáng)20000-70000Lux的天氣，使用無(wú)人機(jī)在步驟S1.3中所確定的高度和規(guī)劃的路徑上自主巡航飛行，根據(jù)步驟S1.3中確定的每棵柑橘樹(shù)樹(shù)冠形心的空間三維坐標(biāo)，利用差分衛(wèi)星定位裝置和高度傳感器，使無(wú)人機(jī)在每棵柑橘樹(shù)樹(shù)干中心線左側(cè)，樹(shù)干中心線位置，樹(shù)干中心線右側(cè)，按步驟S1.3中所確定的高度分別自主懸停并保持穩(wěn)定，利用雙目視覺(jué)定位裝置自動(dòng)拍攝多張每棵柑橘樹(shù)柑橘分布情況的照片，利用無(wú)人機(jī)飛行速度快的優(yōu)勢(shì)，遍歷整個(gè)果園種植區(qū)域，獲取每棵柑橘樹(shù)柑橘分布情況的多幅完整圖片信息；

步驟S1.5、在上述基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理軟件處理雙目視覺(jué)定位裝置拍攝的圖片信息，分割出成熟柑橘，結(jié)合差分衛(wèi)星定位裝置，確定的無(wú)人機(jī)自身空間三維坐標(biāo)，獲得成熟柑橘形心位置的空間三維坐標(biāo)作為成熟柑橘坐標(biāo)空間，利用所有圖片，獲得果園內(nèi)全部柑橘樹(shù)上成熟柑橘位置的分布信息；

步驟S1.6、利用每棵樹(shù)的圖片，即可獲得果園內(nèi)全部柑橘樹(shù)上成熟柑橘的空間三維坐標(biāo)；

步驟S1.7、由于風(fēng)力干擾，果實(shí)會(huì)擺動(dòng)，加上測(cè)量存在誤差，因此多次重復(fù)步驟S1.4-1.6，使得獲得的信息存在重復(fù)和冗余；

將多次定位的坐標(biāo)予以平均，以平均值作為成熟柑橘位置的空間三維坐標(biāo)，以提高定位精度；

步驟S2、將成熟柑橘的空間坐標(biāo)導(dǎo)入并存儲(chǔ)到攜帶差分衛(wèi)星定位裝置的地面采摘系統(tǒng)中，地面采摘系統(tǒng)在種植區(qū)域內(nèi)沿柑橘樹(shù)行列間間隙運(yùn)動(dòng)，并在果樹(shù)前停留，驅(qū)動(dòng)采摘機(jī)械手上攜帶的視覺(jué)定位裝置，運(yùn)動(dòng)到某個(gè)成熟柑橘附近，只需要在存儲(chǔ)的成熟柑橘空間坐標(biāo)周?chē)苄》秶鷥?nèi)搜索，即可尋獲成熟柑橘并確認(rèn)，再進(jìn)一步精確定位并驅(qū)動(dòng)機(jī)械手自動(dòng)采摘；

所述步驟S2具體包括以下步驟：

步驟S2.1、在上述基礎(chǔ)上，使用爬坡能力強(qiáng)的履帶底盤(pán)，攜帶與無(wú)人機(jī)相同的差分衛(wèi)星定位裝置以及雙目視覺(jué)定位裝置，配備采摘機(jī)械手的地面采摘系統(tǒng)，在天晴，風(fēng)速小于1km/h條件下進(jìn)行采摘；

在采摘前，將步驟S1.7所獲得的成熟柑橘空間三維坐標(biāo)信息導(dǎo)入地面采摘系統(tǒng)中；

步驟S2.2、地面采摘系統(tǒng)沿果樹(shù)行間間隙中間，順地面行駛，并停留在某棵柑橘樹(shù)樹(shù)干前；

步驟S2.3、由于采摘?dú)庀髼l件下，柑橘隨風(fēng)擺動(dòng)幅度加上系統(tǒng)誤差在0.15m范圍內(nèi)，地面采摘系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)采摘機(jī)械手運(yùn)動(dòng)到某個(gè)成熟柑橘空間三維坐標(biāo)外0.2m范圍左右停止；

步驟S2.4、采摘機(jī)械手上攜帶的與無(wú)人機(jī)相同的雙目視覺(jué)定位裝置，啟動(dòng)雙目視覺(jué)定位裝置，在以給定成熟柑橘位置為中心的±0.25m內(nèi)搜索，對(duì)成熟柑橘進(jìn)行尋獲和確認(rèn)，并進(jìn)一步精確定位后，驅(qū)動(dòng)機(jī)械手執(zhí)行自動(dòng)采摘；

步驟S2.5、重復(fù)步驟S2.3-步驟S2.4，直至采完整棵果樹(shù)上的柑橘；

步驟S2.6、重復(fù)步驟S2.2-步驟S2.5，直至完成給定種植區(qū)域內(nèi)全部柑橘樹(shù)上的成熟柑橘采摘。