[發(fā)明專利]基于高速攝影雙目視覺技術(shù)的果柄動態(tài)結(jié)合力獲取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010055844.1
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111260690B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許林云;宣言;劉冠華;周杰;周宏平
• 申請（專利權(quán)）人: 南京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G01N19/04;G06Q50/02
• 代理公司: 南京樂羽知行專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32326
• 代理人: 孫承堯

本發(fā)明公開了一種基于高速攝影雙目視覺技術(shù)的果柄動態(tài)結(jié)合力獲取方法，該果柄動態(tài)結(jié)合力獲取方法基于高速攝影雙目視覺技術(shù)，通過在果實表面標(biāo)記特征點和以果實和果柄的結(jié)合處為原點標(biāo)記為O₁并建立絕對坐標(biāo)系，確定靜態(tài)時的原點O₁與各特征點的固有關(guān)系和動態(tài)時各時刻下原點O₁的絕對坐標(biāo)；并根據(jù)各時刻下原點O₁的絕對坐標(biāo)確定果實加速度，并根據(jù)該果實加速度獲得t時刻下的果實慣性力；根據(jù)任意時刻下果實所受的等效合力F_D與慣性力F_慣性力平衡且果實所受的等效合力F_D為果柄動態(tài)結(jié)合力F_J與果實重力G的矢量和，故求得果柄動態(tài)結(jié)合力為F_J＝F_慣性力?G。本發(fā)明基于高速攝影雙目視覺技術(shù)獲得果實的慣性力，并通過果實所受到的慣性力和重力反推獲得果柄動態(tài)結(jié)合力，方法簡潔且快速高效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)林業(yè)果樹采收技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及林果振動采收領(lǐng)域中對果實所受結(jié)合力的研究研究，具體地說是一種基于高速攝影雙目視覺技術(shù)的果柄動態(tài)結(jié)合力獲取方法。

背景技術(shù)

林果采收作業(yè)是林果生產(chǎn)中最耗時、最費力的一個環(huán)節(jié)，對于銀杏、紅棗、核桃等干果類林果，目前最有效的采收方式是機(jī)械振動采收，其采收機(jī)械的采收效果與多種因素有關(guān)，包括果樹的固有特性和機(jī)械振動的工作參數(shù)。近年來國內(nèi)對果實脫落力的研究主要為靜態(tài)結(jié)合力，即通過拉力計測量果實靜態(tài)結(jié)合力，但果實實際脫落條件是受振動過程中的動態(tài)結(jié)合力影響，在果實運動過程中很難通過附加力傳感器的方式直接測得果實的動態(tài)果柄結(jié)合力。對于果實在振動采收過程中所受動態(tài)結(jié)合力的研究還存在空缺，為了更加細(xì)致深入的解釋振動落果的原理，需要對果實運動的動態(tài)結(jié)合力進(jìn)行研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種基于高速攝影雙目視覺技術(shù)的果柄動態(tài)結(jié)合力獲取方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案解決的：

一種基于高速攝影雙目視覺技術(shù)的果柄動態(tài)結(jié)合力獲取方法，其特征在于：該獲取方法步驟如下：

A、在果實表面標(biāo)記三個特征點C₁、C₂、C₃，以果實和果柄的結(jié)合處為原點標(biāo)記為O₁并建立絕對坐標(biāo)系，絕對坐標(biāo)系中各坐標(biāo)軸的單位向量分別為：X＝(1,0,0)^T、Y＝(0,1,0)^T、Z＝(0,0,1)^T；

B、采用兩臺高速攝像儀對果實表面的三個特征點和原點進(jìn)行靜態(tài)拍攝，通過Phantom軟件對拍攝的圖像進(jìn)行存儲，采用TEMA軟件對圖像中的各特征點以及原點進(jìn)行處理，導(dǎo)出特征點C₁、C₂、C₃和原點O₁的空間絕對坐標(biāo)，建立原點O₁與各特征點的固有關(guān)系；

C、采用兩臺高速攝像儀拍攝果實動態(tài)運動，通過Phantom軟件對拍攝的視頻中每幀圖像進(jìn)行存儲，采用TEMA軟件對圖像中的各特征點進(jìn)行處理，獲取果實表面各特征點的絕對坐標(biāo)，通過逆旋轉(zhuǎn)變換計算每幀圖像對應(yīng)各時刻下原點O₁的絕對坐標(biāo)；

D、根據(jù)各時刻下原點O₁的絕對坐標(biāo)分別計算求得t時刻下果實沿X軸的瞬時加速度a_x(t)、沿Y軸的瞬時加速度a_y(t)、沿Z軸的瞬時加速度a_z(t)，由于t時刻下的果實加速度a_(t)在絕對坐標(biāo)系下三個方向的投影分別為a_x(t)、a_y(t)、a_z(t)，則求得t時刻下的果實慣性力F_慣性力為：

式(17)中，m表示果實的質(zhì)量；