溫室缽苗移栽機(jī)器人健康苗圖像識(shí)別技術(shù)研究.pdf

1、工廠化育苗生產(chǎn)中，為滿足缽苗對(duì)生長(zhǎng)空間和養(yǎng)分不斷增多的需求，需將其從高密度穴盤(pán)移植到低密度穴盤(pán)。而在實(shí)際生產(chǎn)中受種子發(fā)芽率限制、種子個(gè)體變異以及苗期管理環(huán)境差異，穴盤(pán)內(nèi)除未發(fā)芽及漏播的孔穴，還有不健康的幼苗，以致后續(xù)機(jī)械化批量移栽出現(xiàn)栽空、漏栽等現(xiàn)象?，F(xiàn)依靠手工完成區(qū)別健康苗與非健康苗，效率低且成本高，難以滿足集約化育苗生產(chǎn)的需求。所以，迫切需要在移栽穴盤(pán)苗之前對(duì)穴盤(pán)健康苗進(jìn)行識(shí)別，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量移栽。
　　然而，現(xiàn)有健康苗識(shí)別技術(shù)上

2、，單純的依靠幼苗葉面積、顏色來(lái)識(shí)別幼苗的生長(zhǎng)情況，對(duì)健康苗的識(shí)別很有局限性，本文改進(jìn)現(xiàn)有圖像識(shí)別方法的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了多特征采集裝置的圖像識(shí)別系統(tǒng)，應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)識(shí)別穴盤(pán)幼苗的生長(zhǎng)情況，并利用多特征判斷穴盤(pán)內(nèi)的健康苗、劣苗、空穴，并對(duì)健康苗的根莖位置進(jìn)行標(biāo)定。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.基于壯苗指數(shù)研究了辣椒穴盤(pán)苗各生物性狀與其壯苗指數(shù)間的相關(guān)關(guān)系與灰色關(guān)聯(lián)度;通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，確定了本文健康苗圖像識(shí)別研究的重點(diǎn)在于辣椒穴盤(pán)幼苗葉片顏

3、色特征、莖粗特征、面積特征的提取，并通過(guò)分析滿足移栽條件的穴盤(pán)苗壯苗指數(shù)及其葉面積、莖粗特征參數(shù)之間的關(guān)系，確定了滿足移栽條件的辣椒穴盤(pán)苗的面積、莖粗特征的閾值，當(dāng)辣椒穴盤(pán)苗的葉面積特征大于200mm2，莖粗特征大于1mm的穴盤(pán)苗為健康苗，可以對(duì)其移栽，而葉面積特征小于200mm2，或莖粗特征小于1mm，則不符合移栽要求，從農(nóng)學(xué)角度為健康苗的特征提取提供理論依據(jù)。
　　2.建立了具有多特征采集裝置功能的缽苗移栽機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)平

4、臺(tái)由圖像識(shí)別系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和末端執(zhí)行器組成;建立了用圖像識(shí)別方法自動(dòng)獲取穴盤(pán)苗莖粗特征的多特征圖像識(shí)別系統(tǒng)，該系統(tǒng)由照明系統(tǒng)、CCD攝像頭、計(jì)算機(jī)及機(jī)器視覺(jué)軟件組成。
　　3.對(duì)采集的辣椒穴盤(pán)苗圖像進(jìn)行預(yù)處理，比較分析圖像對(duì)比度增強(qiáng)、圖像分割、形態(tài)學(xué)處理在不同算法下的效果。通過(guò)圖像預(yù)處理，將圖像中的辣椒穴盤(pán)苗與背景分割，為后續(xù)提取辣椒穴盤(pán)苗特征參數(shù)做好充分準(zhǔn)備。
　　4.對(duì)辣椒穴盤(pán)苗顏色、葉面積、莖粗特征提取，并在

5、此基礎(chǔ)上建立了基于多特征健康苗綜合評(píng)判方法，并設(shè)定了健康苗、空穴、劣苗的各特征量閾值范圍，為識(shí)別穴盤(pán)內(nèi)的健康苗、空穴、劣苗建立了標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)比中心法、質(zhì)心定位法與手工法標(biāo)記健康苗的根莖位置坐標(biāo)的準(zhǔn)確程度，選擇平均誤差和方差均較小的質(zhì)心定位法作為標(biāo)記穴盤(pán)苗健康苗的根莖坐標(biāo)的方法。
　　5.對(duì)穴盤(pán)內(nèi)的空穴、劣苗、健康苗進(jìn)行逐一識(shí)別，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，苗期為第10天時(shí)，72孔辣椒穴盤(pán)苗幼苗識(shí)別準(zhǔn)確率為98.19％，隨著苗期的增長(zhǎng)，健康苗識(shí)別率降