基于单目视觉的移栽钵苗叶片朝向的调整方法

摘要：

为解决钵苗移栽时叶片朝向一致的问题，研究单目视觉钵苗叶片的调向方法。首先，均隔8°提取钵苗旋转1圈视频中的45帧图像作为目标对象，对每帧图像依次采用灰度变换、阈值分割和细化等算法进行图像处理后，将8邻域中只有一个与其灰度值相同的中心像素判定为叶片末梢尖点（兴趣点）。然后，通过平滑相似度函数将兴趣点路径跟踪问题简化为对前一帧兴趣点的临近位置均值移位搜索的最大相似度；根据跟踪对象运动矢量方向和速度的连贯性，通过最小化函数从临近位置内存在的多个兴趣点中筛选出目标兴趣点；采用最小化接近一致性代价幻影点函数产生一个帧间幻影点代替因叶片相互遮挡可能丢失的兴趣点。依次根据各帧图像的多个叶片兴趣点获得其相应跟踪路径和对应方位。最后，将叶片兴趣点中存在最大横坐标值的一对对称兴趣点作为目标，当其中一个兴趣点处在最大横坐标位置时，根据另一个兴趣点的当前位置确定钵苗顶杆的调整转角θ/2，将叶片朝向调整到与横轴平行后完成调向。试验结果显示，50株钵苗的最小、最大调向偏差值分别为1.51°和25.31°，94%的调向偏差值小于15°。钵苗叶片调向方法可以满足钵苗移栽机的叶片调向要求。

关键词：移栽、图像处理、机器视觉、叶片调向、关键帧提取、兴趣点跟踪

分类号：S126(农业物理学)

资助基金：国家科技支撑计划子课题2012BAF07B02-03；国家自然科学基金31071320；中央高校基本科研业务费专项资金资助2013XJ005

在线出版日期：2014-08-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：26-33