基于视觉识别的蓝莓采摘机器人的设计

贺增民 游 挺 李念轩 李 婧 翟文多 曹有为

(东北农林大学机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150000)

1 蓝莓识别采摘控制系统

蓝莓识别采摘控制系统是本机器人控制系统中最为重要的系统，其系统框图如图1所示。

图1 控制系统框图

目前市场上的单片机种类很多，性能也有很大差异，在选用单片机类型的时候，主要考虑设计任务的复杂程度。根据设计任务的复杂程度，综合分析所选单片机的数据总线宽度、寻址能力、中断能力、指令系统和执行效率等功能能否保证任务的顺利完成[1]。本系统中，选用STM32系列单片机。

2 视觉识别

2.1 针对蓝莓果实的识别硬件

成熟蓝莓果实识别的关键在于将其和周围背景分离后分析其在图像平面上的数字特征，从而得到有效信息。其中最为关键的是MiniPC和USB相机模块。USB相机模块负责以高帧率收集图像信息，MiniPC负责成熟蓝莓果实识别。

2.2 针对蓝莓果实的识别原理

对于成熟的蓝莓果实，由于其独特的颜色常常不会和环境颜色相重合，采用RGB颜色分离，效果较为理想。对成熟蓝莓果实的通道值按照式变换，做二值化筛选[2]。

其RGB通道特征不明显，常常和环境融为一体，若是采用RGB通道分离，识别效果不理想。但其对于光线照射的反应较为敏感，考虑采用HSV通道分离[3]。根据式将RGB颜色空间映射至HSV颜色空间，按照式变换，做二值化筛选。其满足下式。

V=Cmax

筛选后进行高斯滤波平滑部分图像过渡，随后进行适当腐蚀和膨胀提取轮廓信息，最后依照成熟蓝莓果实的几何特征进行几何筛选。……