[發(fā)明專利]基于對稱性橢圓擬合的褐菇間苗用傘蓋三維位姿確定方法

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• 申請日: 2022-09-02
• 公開（公告）號: CN115423871A
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫進;梁立;雷震霆;馬昊天;周威;謝文濤
• 申請（專利權(quán)）人: 揚州大學江都高端裝備工程技術(shù)研究所
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06T7/80
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 董旭東;季雯

本發(fā)明公開了基于對稱性橢圓擬合的褐菇間苗用傘蓋三維位姿確定方法，基于對稱性原理，通過利用橢圓的中心對稱的性質(zhì)及二分迭代逼近方法，計算出橢圓中心坐標，不斷逼近橢圓長短半軸長、方向角的實際值；根據(jù)褐菇實際生長情況，通過旋轉(zhuǎn)舉證進行坐標轉(zhuǎn)換，得到褐菇傘蓋在相機的實際坐標系下的三維位姿，相對于現(xiàn)有間苗技術(shù)，本發(fā)明具有更高的識別精度，具有很大的市場前景和推廣價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，特別涉及基于對稱性橢圓擬合的褐菇間苗用傘蓋三維位姿確定方法。

背景技術(shù)

間苗又稱疏苗。為保證幼苗有足夠的生長空間和營養(yǎng)面積，應(yīng)及時拔除一部分幼苗。適時間苗，可避免幼苗擁擠，有利于培育壯苗。

由于工廠化的褐菇培養(yǎng)種植方式規(guī)模較大，采用人工方式進行疏苗不僅效率低，而且勞動強度大，嚴重制約了褐菇種植采摘相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)有機器視覺疏苗的方法，無法精確定位褐菇位置，導(dǎo)致挑選精度不高。針對上述疏苗的問題，而提出一種基于對稱性橢圓擬合的褐菇間苗用傘蓋三維位姿確定方法。

2019年，南京航空航天大學的葉明等人提出一種基于機器視覺的蘑菇自動采摘系統(tǒng)及方法(授權(quán)號：CN107046933B)。該方法的蘑菇定位系統(tǒng)中，只能夠定位蘑菇的中心位置，無法識別蘑菇的空間位姿；

2019年，王玲等人提出一種基于深度相機的褐菇菌蓋傘區(qū)視覺在線測量方法(公布號：CN110084799A)。該發(fā)明中在相機固定位置拍攝到的褐菇深度圖像，將此時的灰度值作為閾值進行圖像的二值化處理，該方法并未考慮到褐菇實際生長位置的情況，褐菇個頭大小并不統(tǒng)一，如果僅將一個褐菇的距離作為閾值，會出現(xiàn)背景分割不均勻；用八鄰域跟蹤法遍歷褐菇菌蓋及菌柄二值圖的邊界輪廓點序列，若存在遮擋情況，將無法確定傘蓋的質(zhì)心；

2019年，王玲等人提出一種基于特征點檢測的粘連蘑菇視覺識別與測量方法(公布號：CN110059663A)。該方法主要解決的是粘連蘑菇的邊界輪廓識別，采用八鄰域跟蹤法逆時針遍歷蘑菇連通域的邊界輪廓點。該發(fā)明無法測得蘑菇的深度信息，無法進行三維位姿的識別；

2022年，東北林業(yè)大學的黃英來等人提出一種基于深度遷移學習模型的蘑菇識別方法(授權(quán)號：CN111611924B)。該方法將遷移學習與蘑菇識別相融合，通過遷移學習，來識別蘑菇。該發(fā)明通過調(diào)整遷移學習中的參數(shù)，優(yōu)化模型，達到識別蘑菇的效果。

2022年，淮陰工學院的胡榮林等人提出一種基于非完整性蘑菇圖像的三維空間視覺定位方法、系統(tǒng)及裝置(公布號：CN114359403A)。該方法首先基于YOLOv3網(wǎng)絡(luò)進行圖像的識別和定位，之后根據(jù)激光測距傳感器獲取相機與蘑菇之間的距離，計算蘑菇的三維坐標，最后通過對比左右相機獲取的中心點坐標，進行微調(diào)。用激光測距傳感器獲得的深度信息，只能將相機移動到被測物體的正上方，進行深度測距，此方法對于實際檢測來說，需要頻繁移動相機。

綜上所述，現(xiàn)有蘑菇識別方法存在無法精確定位目標位置，位姿識別精度不高等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供基于對稱性橢圓擬合的褐菇間苗用傘蓋三維位姿確定方法，能夠根據(jù)褐菇實際生長環(huán)境準確識別褐菇的位姿信息。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種基于對稱性橢圓擬合的褐菇間苗用傘蓋三維位姿確定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)基于對稱性橢圓擬合獲取傘蓋特征信息；

步驟2)根據(jù)橢圓參數(shù)，確定目標在概念相機坐標系下的位姿；

步驟3)基于旋轉(zhuǎn)矩陣確定空間目標在實際相機坐標系下的位姿；

步驟4)基于雙目視覺的褐菇空間位姿確定。

作為本發(fā)明的進一步限定，所述步驟1)中具體包括：