[發(fā)明專利]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（公告）號(hào): CN108901366B
• 公開（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)（專利權(quán)）人: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): A01D91/04
• 分類號(hào): A01D91/04;G06K9/00;G06T7/11;G06T7/66;G06T7/73
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 吳思高

一種柑橘自動(dòng)采摘的方法，該方法將采摘分空中和地面兩步進(jìn)行：采用高精度衛(wèi)星定位裝置確定無人機(jī)準(zhǔn)確位置，利用無人機(jī)上攜帶的雙目視覺定位裝置對(duì)種植區(qū)域內(nèi)的每棵柑橘樹進(jìn)行信息采集，再用圖像處理方法獲得每棵柑橘樹樹干和成熟柑橘的空間三維坐標(biāo)，在短時(shí)間內(nèi)即能收集到種植區(qū)域內(nèi)全部柑橘樹和成熟柑橘信息并初步定位。采摘前，將初步定位坐標(biāo)導(dǎo)入并存儲(chǔ)到地面采摘系統(tǒng)中，地面采摘系統(tǒng)沿果樹行間間隔運(yùn)動(dòng)并在每棵柑橘樹前停留，驅(qū)動(dòng)采摘機(jī)械手運(yùn)動(dòng)到成熟柑橘空間三維坐標(biāo)0.2米空間范圍內(nèi)，啟動(dòng)機(jī)械手上攜帶的和無人機(jī)相同的雙目視覺定位裝置，只需要在存儲(chǔ)的成熟柑橘空間三維坐標(biāo)周圍很小范圍（±0.25m）內(nèi)搜索，即可尋獲成熟柑橘并確認(rèn)，再進(jìn)一步精確定位并自動(dòng)采摘，知道全部成熟柑橘采摘完成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種柑橘自動(dòng)化采摘方法，具體是一種天地一體化柑橘采摘方法。

背景技術(shù)

人工采摘柑橘這類果樹的果實(shí)時(shí)，由于自然條件下生長(zhǎng)的果樹形態(tài)各異、枝干發(fā)達(dá)、樹冠超過人體高度，果實(shí)不均勻的生長(zhǎng)在樹枝之間和前后背,若完全依靠人工采集，不僅效率低，而且有一定危險(xiǎn)性，自動(dòng)化采摘替代人工采摘是大勢(shì)所趨。地面自動(dòng)化采摘需要采用機(jī)器視覺定位，機(jī)器視覺受自然光線的影響嚴(yán)重，持續(xù)作業(yè)時(shí)日光角度和光線強(qiáng)度不斷變化，機(jī)器視覺受背景光線干擾，常常無法識(shí)別柑橘并定位，使采摘作業(yè)無法順利進(jìn)行。利用無人機(jī)采摘柑橘，空中采摘由于飛機(jī)受風(fēng)力影響產(chǎn)生漂移，無法準(zhǔn)確抓取柑橘，且無人機(jī)滯空時(shí)間短，無法長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)作業(yè)。因此需要一種準(zhǔn)確，可持續(xù)作業(yè)的柑橘自動(dòng)化采摘方法。

發(fā)明內(nèi)容

為解決地面采摘系統(tǒng)的視覺定位裝置受日光角度和強(qiáng)度不斷變化影響，在大范圍內(nèi)搜索時(shí)，難以快速準(zhǔn)確識(shí)別出成熟柑橘并定位采摘的缺陷。本發(fā)明提供一種天地一體化柑橘采摘方法，應(yīng)用配備差分衛(wèi)星定位裝置和雙目視覺定位裝置小型無人機(jī)在柑橘成熟期間快速采集果園內(nèi)柑橘的圖片信息，利用圖像處理技術(shù)識(shí)別成熟柑橘并初步定位(誤差較大)；定位信息在采摘前傳送給地面采摘系統(tǒng)，地面采摘系統(tǒng)的采摘機(jī)械手上攜帶的視覺定位裝置運(yùn)動(dòng)到成熟柑橘坐標(biāo)附近，只需要在很小范圍內(nèi)搜索即可尋獲成熟柑橘，再進(jìn)一步精確定位(誤差很小)，并執(zhí)行采摘的柑橘自動(dòng)化采摘。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種天地一體化柑橘采摘方法，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定位裝置的無人機(jī)，選擇風(fēng)力不影響無人機(jī)穩(wěn)定飛行和光線適合雙目視覺定位裝置拍攝的天氣，在種植區(qū)域沿柑橘樹行列間間隙以某一高度巡航，在每棵柑橘樹前自主定高懸停，并利用雙目視覺定位裝置連續(xù)拍照，快速遍歷整個(gè)種植區(qū)域，獲取種植區(qū)域內(nèi)柑橘樹的圖像信息，通過計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，分割出成熟柑橘，并結(jié)合無人機(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)。

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)驅(qū)動(dòng)采摘機(jī)械手上攜帶的視覺定位裝置，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)周圍很小范圍內(nèi)搜索，即可尋獲成熟柑橘并確認(rèn)，再進(jìn)一步精確定位并由機(jī)械手執(zhí)行自動(dòng)采摘。

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定位裝置的無人機(jī)，在合適天氣條件下，遙控?zé)o人機(jī)沿柑橘樹行列間間隙，在柑橘樹樹冠高度以上和樹冠高度以下分次飛行，并利用雙目視覺定位裝置連續(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人機(jī)當(dāng)前空間三維坐標(biāo)；

步驟S1.2、通過計(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人機(jī)自身空間三維坐標(biāo)和用雙目視覺定位裝置拍攝的圖片信息，確定果園內(nèi)柑橘樹的分布信息，每棵柑橘樹樹冠形心的空間三維坐標(biāo)，樹冠最大直徑和樹冠頂點(diǎn)高度信息；

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