基于改进YOLOv8算法对被遮挡柑橘的识别与定位优化

针对果园环境中柑橘果实相互重叠和被枝叶遮挡,导致机器视觉识别柑橘果实与定位目标柑橘空间位置难度较大的问题,提出了一种基于YOLOv8-SAM的改进算法。通过增加BAM(Bottlenet Attention Module)注意力机制提高模型对被遮挡柑橘的识别准确率,运用SAM(Segment Anything Model)算法对被遮挡柑橘轮廓形状进行识别,并运用边缘检测法结合双目立体相机三维稠密深度点云得到被遮挡柑橘有效轮廓边,使用最小二乘法拟合出被遮挡柑橘的完整轮廓以确定目标柑橘果实更精确的空间坐标位置。试验结果表明:该算法可以准确识别并分离目标柑橘果实,同时更精确地定位柑橘果实空间坐标。改进的YOLOv8-SAM算法在果园环境中对被遮挡柑橘果实的识别平均精度达到91.1%,对被遮挡柑橘形心空间坐标的平均定位误差相比传统定位方法减少了16.22 mm,平均果径误差降低了7.99%,可为柑橘采摘机器人对重叠与被遮挡果实的准确识别提供参考。

基于颜色模型和阈值分割的有遮挡的柑橘果实识别算法

针对柑橘果实被枝叶遮挡,机器识别难度大的问题,提出了基于YCbCr颜色空间模型和OTSU阈值分割技术对有遮挡的柑橘果实进行识别的方法。应用边缘检测法和凸包算法提取有遮挡果实的轮廓特征,选取凸壳上距离最远的两点,作为果实直径的两端点,定位目标果实。结果表明,算法可以准确分割并识别出枝叶遮挡的柑橘果实,果实平均检出率达到90.48%,有效提高了果园自动化采摘的效率。

基于凸壳理论的遮挡苹果目标识别与定位方法

为实现受果树枝叶遮挡、果实间相互遮挡的果实目标识别,该文提出了一种基于凸壳理论的遮挡苹果目标识别方法。该方法首先将图像由RGB颜色空间转换至L*a*b*颜色空间,并利用K-means聚类算法将图像分为树叶、枝条和果实3个类别,然后利用形态学方法对果实目标进行处理,得到目标边缘并进行轮廓跟踪,接着利用目标边缘的凸壳提取连续光滑的轮廓曲线,最后估计该光滑曲线段的圆心及半径参数,实现遮挡果实的定位。为了验证该算法的有效性,利用Hough圆拟合算法进行了对比试验,试验结果表明,该方法的平均定位误差为4.28%,低于Hough圆拟合方法的平均定位误差16.3%,该方法显著提高了目标定位的精度,能够有效识别遮挡苹果。

基于改进凸壳理论的遮挡油茶果定位检测算法

针对传统凸壳理论进行遮挡果实定位检测时由于过多剔除有效轮廓,造成目标果实定位误差较大,甚至无法识别目标果实的问题,提出了一种基于改进凸壳理论的遮挡油茶果定位检测算法。首先利用基于颜色特征的阈值分割法对油茶果遮挡图像进行目标分割,并通过预处理操作剔除图像中的背景噪声,获得目标果实的二值图像;然后采用凹点搜寻算法检测重叠目标的凹点,并根据凹点对重叠目标进行分离,获得相互独立的目标图像;再构建各独立目标的凸包,并提取凸壳,利用轮廓提取算法确定各独立目标凸壳上的有效轮廓;最后根据提取的有效轮廓求解目标果实形心坐标和半径,完成遮挡果实的定位检测。试验结果表明,改进算法平均耗时为0.491 s,比传统凸壳方法增加了24.07%,但其仅占油茶果采摘机器人单个果实采摘周期的2.46%,对于图像中的遮挡油茶果目标,改进方法的识别率达到93.21%,相比传统凸壳方法提升了7.47个百分点,改进算法的平均定位检测误差和平均重合度分别为5.53%和93.43%,比传统凸壳算法平均定位误差降低了6.22个百分点,平均重合度提高了6.79个百分点,表明文中所提出的方法能够较好地识别和定位自然环境中的遮挡油茶果。

基于Hough变换的机器视觉目标检测技术研究

机器视觉技术在现代科技发展中已经被广泛的研究和应用,其实现的关键是目标检测,即应用图像处理方法分割和提取图像中的目标位置,获取所需要的信息。在此过程中,Hough变换技术以其独特的优势占据了重要地位,文章简要叙述了近年来Hough变换在机器视觉目标检测方面的应用及其发展,并对其存在的问题进行讨论,对其以后的发展趋势进行预测。

温室高架栽培草莓空间姿态识别与采摘点定位方法

采摘目标空间位姿信息缺失和目标定位精度低是影响草莓采摘机器人采摘效果的关键因素之一。为此,本文首先设计了基于颜色信息和卷积神经网络的草莓图像目标定位与分割以及目标点云分割模型;其次,实现了基于图像的草莓可采摘性和遮挡程度识别模型;最后,设计了草莓空间定位和姿态估计模型并实现草莓采摘点定位方法。基于本文方法对完整草莓位姿估计平均误差为4.03%,对遮挡草莓位姿估计平均误差为9.06%,采摘定位综合误差为2.3 mm。在实际采摘实验中,采摘成功率为92.6%,平均每个草莓的计算耗时约为92 ms,单个草莓采摘动作的执行平均耗时约为5.7 s。实验结果表明:本文提出的方法可在温室条件下较准确地估计草莓空间位姿和采摘点,为草莓采摘机器人提供有效的目标定位信息,有效满足实际采摘场景下的需求。

基于线结构光视觉的番茄重叠果实识别定位方法研究

为实现番茄自动化采收,针对温室光照条件多变、背景复杂及果实簇生遮挡的特征,构建了基于线结构光视觉的番茄果实识别定位视觉系统,并提出了一种针对簇生重叠果实的区域分割方法。在(2R-G-B)色差模型下利用动态阈值分割,提取成熟果实区域;计算亮度渐变梯度向量,采用灰度重心法提取结构光条纹中心线;基于线结构光立体测量原理,在光条纹扫描视场过程中实时获取成熟果实表面三维信息,并映射形成果实表面与相机光心距离深度图像,实现簇生重叠果实区域的立体分割;基于果实表面激光条纹点空间坐标拟合果实外接球体,获取果实形态和空间坐标信息;试验结果表明,视觉系统单次识别测量耗时2.8s,果实直径测量误差小于6mm,果实与摄像机中心距测量误差小于8mm。