利用单目视觉获取钵苗移栽适合度信息的方法.pdfVIP

第 30 卷 第 3 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.3 112 2014 年 2 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Feb. 2014 ·农业信息与电气技术· 利用单目视觉获取钵苗移栽适合度信息的方法 1,2 1 1※ 1 1 杨振宇 ，张文强 ，李 伟 ，陈 英 ，宋 鹏 （1. 中国农业大学工学院，北京 100083 ； 2. 山东理工大学机械工程学院，淄博 255049 ） 摘 要：钵苗在穴盘中的生长状态各异，钵苗移栽是育苗过程的关键环节。为提高移栽后钵苗成活率，解决出苗 不齐和断苗等问题，需对被移栽钵苗的直立度和高度等适合度信息进行综合评价，筛选出符合移栽要求的钵苗。 图像采集系统中的顶杆能够顶起穴盘中的钵苗旋转 90°，相机采集钵苗转动 90°前后 2 幅图像，图像 RGB 各通道 灰度值概率直方图存在灰度集中区域。首先，采用 24 位 RGB 源图像转 8 位灰度图、中值滤波和灰度拉伸算法对 图像进行预处理；然后，使用细化、水平膨胀和垂直腐蚀等图像处理算法，获取钵苗主茎秆的特征；最后，采用 标准差为 0.65 的 3×3 高斯模板 Harris 角点检测算法提取每株钵苗主茎秆上的关键点信息，对其加权最小方差直线 拟合获取拟合直线，直线的斜率换算后作为钵苗直立度的判定值，以每一株钵苗的全部角点 y 坐标最大差值的 110%作为钵苗高度的判定值。只有钵苗的直立度和高度都满足各 自评价指标要求才被认为适合移栽。试验获取了 12 幅图像共计 30 株辣椒钵苗在 0 和 90°位置的直立度和高度，每幅图像处理算法平均耗时 0.35 s 。按直立度 （45° ＜α＜135°）和高度 （H ＞105 mm）评价指标判定，5 株钵苗不适合移栽；2 株钵苗的视觉检测结果与人工测量结 果相反，视觉检测结果与人工测量结果之间的偏差率为 6.67% 。出现检测偏差的原因主要是钵苗叶对茎秆的遮挡 和移栽机的振动使得钵苗在转动 90° 的前后与顶杆的相对位置发生了变化影响了人工和视觉测量的精度。该方法 能够满足钵苗移栽机实时筛选工作的需求。 关键词：图像处理；机器视觉；图像识别；钵苗移栽；直立度；高度；角点检测 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.03.015 中图分类号：S126 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2014)-03-0112-08 杨振宇，张文强，李 伟，等. 利用单目视觉获取钵苗移栽适合度信息的方法[J]. 农业工程学报，2014，30(3)： 112－119. Yang Zhenyu, Zhang Wenqiang, Li Wei, et al. Information acquisition method of potted-seedling transplanting fitness using monocular vision[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(3): 112 －119. (in Chinese with English abstract) 适合移栽的钵苗，有利于解决上述问题。目前，通 0 引 言 常采用人工 目测或使用简