TWM601872U - 智慧型水果熟成辨識定位裝置 - Google Patents

Abstract

本發明為一種智慧型水果熟成辨識定位裝置，用於辨別水果熟成並數值化熟成水果座標，其包括：第一攝像單元，第二攝像單元，台車，主機；第一攝像單元與第二攝像單元同時擷取各一水果圖像；台車用於平行線性移動至特定位置；主機與上述三者進行連結後，於第一攝像單元之鏡頭中心設定基準點座標並使用類神經網路演算法及複數水果圖像訓練模型，以該模型對水果進行邊界框詮釋以判斷水果是否成熟，無熟成水果將移動至特定位置，如有熟成水果便利用水果成像對應攝像單元之距離以相似三角形的方法與攝像單元鏡頭焦距推導出水果座標。

Description

智慧型水果熟成辨識定位裝置

本發明為一種智慧型水果熟成辨識定位裝置，應用於影像辨識及水果農業自動化定位採摘之技術領域。

機械視覺與影像處理在農業及工業上已有許多應用的案例，在現今農業人力不足的情況下，若能將相關技術應用於農業及畜牧管理，定能達到降低生產成本，減少人力的效果。

經本創作人專利檢索後發現，與本案相關的專利前案如下列所述：李柔靜於2009發表【番茄採收機械視覺系統之研究】之碩士論文所示，該論文之雙眼立體視覺系統係利用單支攝影機搭配移動平台，進行雙眼視覺的建立。

另發明第I627444號【可記憶電動平台之數位鏡頭顯微鏡】，該發明為一種可記憶電動平台之數位雙鏡頭立體顯微鏡，其包括電動移動平台、操作裝置、電腦、主機及螢幕。電動移動平台提供基座以放置樣品，並具複數個馬達，操作裝置控制複數個馬達以移動及旋轉樣品且其具有記憶按鈕以記憶樣品的位置、旋轉角度及影像。主機包括發光單元及二數位鏡頭，發光單元發出複數道光線到樣品，樣品反射複數道光線，複 數道反射光線聚集成影像，二數位鏡頭擷取影像並將其傳送到電腦，電腦把影像輸出至螢幕。當使用者看到感興趣的區域影像時，按下記憶按鈕記憶樣品的位置及旋轉角度，使其為參考點，以便之後可以回復到參考點，該發明並未提及雙鏡頭使用相似三角形之方法定位座標。

為能自動辨識出熟成水果及其座標位置，本創作人經不斷努力研發，提出一種智慧型水果熟成辨識定位裝置，用於辨別水果是否熟成並數值化其熟成水果座標位置，其包括：一第一攝像單元，用於擷取一第一水果圖像，具有一第一鏡頭中心；一第二攝像單元，鄰近該第一攝像單元，並與該第一攝像單元同時擷取一第二水果圖像，具有一第二鏡頭中心；一台車，設置於該第一攝像單元與該第二攝像單元之下方，用於將該第一攝像單元與該第二攝像單元平行線性移動至特定位置；一主機，與該第一攝像單元及該第二攝像單元進行連結，並控制該台車移動以配合拍攝；其特徵在於該第一鏡頭中心設定一基準點座標，並使用類神經網路物體偵測演算法讀取複數第一水果圖像訓練一模型，根據該模型及輸入的第一水果圖像偵測計算出該水果成像一並判斷水果是否熟成，若無熟成，將移動該台車至下個特定位置，若有熟成，該水果成像一使用一邊界框框出，利用相似三角形的方法對熟成之水果推導出一水果座標。

其推導出該水果座標，係將該第一水果圖像之水果成像一位置與該第一鏡頭中心之寬度距離及該第二水果圖像之水果成像二位置與該第二鏡頭中心之寬度距離，利用相似三角形的方法與該第一攝像單元及該第二攝像單元之鏡頭焦距推導出一水果位置之深度及寬度，再配合該成像 一與該第一鏡頭中心之高度距離，推導出一水果位置之高度。

1:第一攝像單元

11:第一水果圖像

12:第一鏡頭中心

13:水果成像一

2:第二攝像單元

21:第二水果圖像

22:第二鏡頭中心

23:水果成像二

3:水果

4:台車

41:升降機構

5:主機

51:基準點座標

52:模型(圖未示)

53:邊界框

54:水果座標

6:雙鏡頭攝相機

F:鏡頭焦距

W1:水果成像一位置與第一鏡頭中心之寬度距離

W2:水果成像二位置與第二鏡頭中心之寬度距離

D:水果位置之深度

W:水果位置之寬度

H:水果位置之高度

L:兩鏡頭原點距離

H1:水果成像一位置與第一鏡頭中心之高度距離

第1圖 本新型水果熟成辨識定位裝置平面示意圖；第2圖 本新型水果熟成辨識定位裝置成像示意圖；第3圖 本新型推導水果位置之深度及寬度之幾何示意圖；第4圖 本新型推導水果位置之高度之幾何示意圖；

為讓本創作之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉實例，並配合所附之圖式作詳細說明如下：

由圖式第1~4圖本發明之示意圖，可知本創作之智慧型水果熟成辨識定位裝置，用於辨別水果3是否熟成，並數值化熟成之水果3之座標位置，其包括：一第一攝像單元1，具有一第一鏡頭中心12，用於擷取一第一水果圖像11，該第一水果圖像11上具一水果成像一13；一第二攝像單元2，鄰近該第一攝像單元1，具有一第二鏡頭中心22，並與該第一攝像單元1同時擷取一第二水果圖像21，該第二水果圖像21上具一水果成像二23；一台車4，設置於該第一攝像單元1與該第二攝像單元2之下方，用於將該第一攝像單元1與該第二攝像單元2平行線性移動至特定位置；一主機5，與該第一攝像單元1及該第二攝像單元2進行連結，並控制該台車4移動以配合拍攝；其特徵在於該第一鏡頭中心12設定一基準點座標51，並使用類神經網路物體偵測演算法讀取複數第一水果圖像11訓練出一模型52(圖未示)，根據該模型52(圖未示)及輸入的第一水果圖像11偵測計算出該水果成像一13並判斷水果3是否熟成，若無熟成，將移動該台車4至下個特定位置，若有熟 成，該水果成像一13使用一邊界框53框出，利用相似三角形的方法對熟成之水果3推導出一水果座標54。

其推導出該水果座標54，係將該第一水果圖像11之水果成像一13位置與該第一鏡頭中心12之寬度距離W1及該第二水果圖像21之水果成像二23位置與該第二鏡頭中心22之寬度距離W2，利用相似三角形的方法與該第一攝像單元1及該第二攝像單元2之鏡頭焦距F推導出一水果3位置之深度D及寬度W，再配合該水果成像一13與該第一鏡頭中心12之高度H1距離，推導出一水果3位置之高度H。

由圖式第3圖所示，其水果座標54為水果3位置之深度D及其寬度W與其高度H，已知第一攝像單元1之鏡頭焦距F與第二攝像單元2之鏡頭焦距F相同，相似三角形係利用成像一13位置與第一鏡頭中心12之寬度距離W1對比於水果位置之寬度W等於鏡頭焦距F對比於水果位置之深度D，而成像二23與第二鏡頭中心之寬度距離W2對比於兩鏡頭原點距離L減去水果位置之寬度W亦等於鏡頭焦距F對比於水果位置之深度D，上述兩方程式相結合後便可推導出水果位置之深度D及其寬度W。

由圖式第4圖所示，水果位置之高度H部分，同樣利用相似三角形，鏡頭焦距F對比於水果位置之深度D等於水果成像一13與第一鏡頭中心之高度距離H1對比於水果座標高度H，以此推導出水果位置之高度H。

另該第一攝像單元1及該第二攝像單元2係可為同一雙鏡頭攝相機。而該主機5為擁有圖像處理單元之電腦，另該台車4具有一升降機構41，由該主機5控制其上升下降。

以上所述僅為本創作之較佳可行實施例，非因此即拘限本創 作之申請專利範圍，故舉凡運用本創作說明書及圖式內容所為之等效方法變化，均同理包含於本創作之範圍內，合予陳明。

1:第一攝像單元

11:第一水果圖像

12:第一鏡頭中心

13:水果成像一

2:第二攝像單元

21:第二水果圖像

22:第二鏡頭中心

23:水果成像二

3:水果

51:基準點座標

53:邊界框

54:水果座標

6:雙鏡頭攝相機

Claims (5)

1. 一種智慧型水果熟成辨識定位裝置，用於辨別水果是否熟成並數值化其熟成水果之座標位置，其包括：一第一攝像單元，具有一第一鏡頭中心，用於擷取一第一水果圖像，該第一水果圖像上具一水果成像一；一第二攝像單元，鄰近該第一攝像單元，具有一第二鏡頭中心，並與該第一攝像單元同時擷取一第二水果圖像，該第二水果圖像上具一水果成像二；一台車，設置於該第一攝像單元與該第二攝像單元之下方，用於將該第一攝像單元與該第二攝像單元平行線性移動至特定位置；一主機，與該第一攝像單元及該第二攝像單元進行連結，並控制該台車移動以配合拍攝；其特徵在於該第一鏡頭中心設定一基準點座標，並使用類神經網路物體偵測演算法讀取複數第一水果圖像訓練出一模型，根據該模型及輸入的第一水果圖像偵測計算出該水果成像一並判斷水果是否熟成，若無熟成，將移動該台車至下個特定位置，若有熟成，該水果成像一使用一邊界框框出，利用相似三角形的方法對熟成之水果推導出一水果座標。
2. 如申請專利範圍第1項所述之定位裝置，其推導出該水果座標，係將該第一水果圖像之水果成像一位置與該第一鏡頭中心之寬度距離及該第二水果圖像之水果成像二位置與該第二鏡頭中心之寬度距離，利用相似三角形的方法與該第一攝像單元及該第二攝像單元之鏡頭焦距推導出一水果位置之深度及寬度，再配合該水果成像一與該第一鏡頭中心之高度距離，推導出一水果位置之高度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之定位裝置，該第一攝像單元及該第二攝像單元為同一雙鏡頭攝相機。
4. 如申請專利範圍第1項所述之定位裝置，該主機為擁有圖像處理單元之電腦。
5. 如申請專利範圍第1項所述之定位裝置，該台車具有一升降機構，由該主機控制其上升下降。

Images