CN208079864U - 一种无人机双目视觉定位番茄采摘装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机双目视觉定位番茄采摘装置，包括无人机机体，所述无人机机体上设置有CCD摄像头和摘采机械臂，无人机机体内设置有嵌入式处理器和存储模块，嵌入式处理器分别与CCD摄像头和摘采机械臂线路连接。与现有技术相比，本实用新型的一种无人机双目视觉定位番茄采摘装置，实现了自动化代替人眼识别，高效准确的定位出成熟的番茄，大大提升了番茄的收获率。

Description

一种无人机双目视觉定位番茄采摘装置

技术领域

本实用新型涉及一种与农业自动化中自动定位采摘成熟番茄的应用技术，特别是一种无人机双目视觉定位番茄采摘装置，属于农业生产自动化设备领域。

背景技术

目前，在国内的大多数农场的番茄都是人工采摘的，在采摘过程中需要耗费大量人力资源。而人的眼睛很难将自然生长状态下的成熟番茄从复杂的背景中识别出来，也很难准确定位农场里成熟的番茄。番茄是浆果,采摘过早果实没有成熟、加工不出质量好的番茄食品,采摘过迟种植番茄的菜田里会出现落果、烂果会影响番茄的产量。上述所述，可以明显看出人工采摘的番茄收获率低，且人工采摘的不定因素多，比如生病，事假等，直接影响着番茄收获作业的质量。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种可精确定位采摘的无人机装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种无人机双目视觉定位番茄采摘装置，包括无人机机体，所述无人机机体上设置有CCD摄像头和摘采机械臂，所述无人机机体内设置有嵌入式处理器和存储模块，所述嵌入式处理器分别与CCD摄像头和摘采机械臂线路连接。

作为进一步的优选方案，所述无人机机体上设置有两个CCD摄像头，两个CCD摄像头并排设置。

作为进一步的优选方案，两个CCD摄像头之间的距离为100mm。

作为进一步的优选方案，所述CCD摄像头的镜头上安装有偏振镜。

与现有技术相比，本实用新型的一种无人机双目视觉定位番茄采摘装置，两个带有偏振镜的CCD摄像头可以有效的减弱番茄表面的眩光，从而提高了微型摄相机的拍摄照片的质量，精确对成熟番茄进行定位，配合自动化的机械臂，可对成熟番茄进行自动采摘功能。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的模块化结构示意图；

图3是本实用新型的工作流程图；

其中，1-CCD摄像头，2-偏振镜，3-成熟番茄。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选技术方案。

如图1所示，本实用新型的一种无人机双目视觉定位番茄采摘装置，包括无人机机体，无人机机体上设置有CCD摄像头1和摘采机械臂，所述无人机机体内设置有嵌入式处理器和存储模块，所述嵌入式处理器采用FPGA型处理器，存储模块选用FIFO存储器，所述嵌入式处理器分别与CCD摄像头1和摘采机械臂线路连接；所述无人机机体上设置有两个CCD摄像头1，两个CCD摄像头1并排设置，成为双目摄像头，两个CCD摄像头1之间的距离为100mm。

单个CCD摄像头1的镜头上安装有偏振镜2，由于番茄表面是非金属表面，经过大气折射后的太阳光变为部分偏振光，其照射下的番茄表面会形成强烈的发光，导致图像中的有许多光斑，直接影响了双目视觉定位装置的测距，在两个摄像机都装配偏振镜后，可以有效的减弱番茄表面的眩光，从而提高了微型摄相机的拍摄照片的质量，削弱番茄表面的眩光；偏振镜2与CCD摄像头1在同一条光轴上，双目摄像头图像采集经存储模块与嵌入式处理器相连，无人机采摘装置控制端与嵌入式处理器相连接。

双目摄像头采集图片数据存储于存储模块中，嵌入式处理器从存储模块中调用图像数据进行分析处理，定位出成熟番茄在农场里的具体位置信息，由位置信息生成无人机采摘装置的控制信号，从而使得无人机采摘装置（摘采机械臂）得到控制信号后对成熟的番茄进行收获。

本实用新型提出了基于上述双目视觉定位番茄的自动采摘装置具体方法，包括以下步骤：

（1）无人机低空飞行时，由装配偏振镜的双目摄像头对农场番茄进行图像采集，将采集图片存储到存储模块中；

（2）嵌入式处理器从存储模块中调取番茄图像数据，并采用基于特征的配准方法对左右图片进行配准，获取配准后的番茄图像；

（3）通过利用成熟番茄的视觉红色这一色差特征，对配准后的番茄二维图像进行分割并提取所需的目标区域，识别出已经成熟的番茄；

（4）运用双目测距定位的方法，即利用了同一目标在左右摄像机采集的图像中的位置差异，实现目标信息的恢复。确定双目拍摄头中心水平距离为d，并且以θ角拍摄番茄，提取左右摄像头拍摄番茄的图像，确定番茄特征空间点在左右摄像头提取图片的对应点，基于视差原理来确定番茄5空间点的三维坐标位置信息，来计算出无人机采摘装置与番茄的位置距离l；

（5）根据嵌入式处理器计算出的距离信息生成相应的无人机采摘装置控制信号，用于控制无人机采摘装置飞行到成熟番茄的具体位置，以驱动无人机采摘装置飞行到成熟番茄的具体位置，对番茄进行采摘，完成收获作业。

运用双目立体视觉测距定位的方法，如图2所示，确定双目摄像头中心左右水平距离d（d=100mm），并且以θ角拍摄番茄5，提取左摄像头1和右摄像头3番茄5的图像，确定番茄5空间点在左摄像头1和右摄像头3分别采集好图片的对应点，基于视差原理来确定番茄5空间点的三维坐标位置信息，即可计算出无人机采摘装置与番茄5的距离l。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无人机双目视觉定位番茄采摘装置，包括无人机机体，其特征在于：所述无人机机体上设置有CCD摄像头（1）和摘采机械臂，所述无人机机体内设置有嵌入式处理器和存储模块，所述嵌入式处理器分别与CCD摄像头（1）和摘采机械臂线路连接。

2.根据权利要求1所述的一种无人机双目视觉定位番茄采摘装置，其特征在于：所述无人机机体上设置有两个CCD摄像头（1），两个CCD摄像头（1）并排设置。

3.根据权利要求2所述的一种无人机双目视觉定位番茄采摘装置，其特征在于：两个CCD摄像头（1）之间的距离为100mm。

4.根据权利要求1所述的一种无人机双目视觉定位番茄采摘装置，其特征在于：所述CCD摄像头（1）的镜头上安装有偏振镜（2）。