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专利号: 2019106103339
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于机器视觉的番茄穴盘苗嫁接切削参数识别方法,包含以下步骤:步骤一、图像采集及图像轮廓链提取根据嫁接农艺的要求,需要确定并计算出4个关键参数是番茄幼苗的根部位置、子叶位置、真叶位置、茎杆中心线斜率;具体步骤是:首先采集番茄幼苗图像,在幼苗图像中建立坐标系;接着通过图像处理提取图像轮廓链,为接下来的操作作铺垫;

步骤二、确定茎杆中心斜率

利用最小二乘法多项式曲线拟合的方法求出番茄幼苗中心线的斜率;

步骤三、确定幼苗根部位置

先计算番茄幼苗的水平截线宽度,再确定幼苗根部位置;

步骤四、确定真叶与子叶位置

先根据真叶位置的轮廓链链角范围确定幼苗真叶位置;再通过计算从根部位置到真叶参考点之间蕃茄幼苗茎杆轮廓链宽度,确定幼苗子叶;

所述步骤三确定根部位置,包括以下两步:第一步,计算番茄幼苗的水平截线宽度根部位置的确定,需要先确定幼苗茎杆的水平截线宽度;包含以下二小步:(1)取轮廓链纵坐标的最值;

(2)以纵坐标的最大值为起点,纵坐标的最小值为终点,每隔一个像素做一条水平线,每条水平线与轮廓链交点的横坐标相减的绝对值即所求该条水平截线宽度;

第二步,确定幼苗根部位置

幼苗根部位置的确定包含以下四小步:(1)求解蕃茄幼苗轮廓链像素点的水平截线宽度,该步骤的数值,已经由以上的步骤得出;

(2)求水平截线宽度的平均值avg;

(3)设定一个变量avg2,在第一步骤中已经得出纵坐标与水平截线宽度值的对应关系,找出(2)小步中的水平截线宽度的平均值乘以1.2后对应的纵坐标,然后计算该纵坐标与根部位置的纵坐标之间的水平截线宽度的平均值,赋予avg2;

(4)迭代计算(2)和(3),并设置迭代结束条件:avg‑avg2<=1;

与最终迭代结果相同的最小纵坐标的水平截线即为幼苗根部位置。

2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的番茄穴盘苗嫁接切削参数识别方法,其特征在于:所述步骤二确定茎杆中心斜率,包含以下四步:(1)利用二次拟合的方法检测幼苗杆茎的斜率;

(2)利用矩阵计算方法通过轮廓链像素坐标求解系数值,取幼苗轮廓链上的任意三个点的像素坐标;

(3)利用矩阵求逆的方法求得系数值;

(4)根据导数的性质可得苗茎的斜率。

3.根据权利要求1所述的基于机器视觉的番茄穴盘苗嫁接切削参数识别方法,其特征在于:所述步骤四确定子叶位置,根据上节中确定的幼苗根部位置,接下来包括两步:第一步,确定幼苗真叶位置

具体包含以下三小步:

(1)设置跨距;

(2)找出幼苗整体1/2高度的位置对应的纵坐标;

(3)以第2小步中的纵坐标为起点,幼苗顶点为终点,在1小步设置的跨距下,计算每个像素点的链角,第一个链角峰值就是所求的真叶位置;

第二步,确定幼苗子叶位置

具体包含以下三小步:

(1)设置根部位置点与真叶位置点的坐标为假定值;

(2)以轮廓链上纵坐标的最大值为起点,轮廓链上纵坐标的最小值为终点;每隔一个像素做一条水平截线,交点的横坐标相减的绝对值即所求;最大值就是子叶参考点的位置;

(3)子叶参考点的坐标就可以得到。

4.根据权利要求1所述的基于机器视觉的番茄穴盘苗嫁接切削参数识别方法,其特征在于:所述步骤一中采用树莓派进行图像采集,以采集到完整图像为标准;完整图像包括真叶、子叶、根部、茎杆部分。

5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的番茄穴盘苗嫁接切削参数识别方法,其特征在于:所述图像处理过程是:先对采集到的图像使用OTSU阈值分割方法,完成图像二值化操作;接着对获得的二值图像使用基于canny算子的边缘检测方法,提取边缘;再将边缘上的所有像素点连接起来组成的连通区域就构成了轮廓链。