基于机器视觉的苹果体尺参数测量方法研究

发布时间：2023-03-12 17:42

　　实时测量苹果体尺对苹果综合品质评价和苹果分级具有参考价值。针对我国苹果果园现有种植问题,拟解决苹果无接触估测体尺问题,以用于指导生产。本文以智能手机为图像采集工具,采用机器视觉配合小尺寸标定板,探索苹果体尺参数(苹果长、宽、质量、体积)的测量方法。对测量过程中的苹果图像矫正、苹果体尺检测、估测模型建立等技术进行研究,最终建立基于移动端的体尺参数测量系统。主要研究内容如下:(1)图像采集与预处理。在图像采集阶段使用手机采集苹果样本图像,每个苹果摄取两幅接近垂直的侧视图像。在图像的预处理阶段,根据智能手机相机的结构特性,使用校准模型对摄取图像进行矫正。并使用一种基于局部背景区域的分割方法获取图像ROI区域;(2)体尺参数提取。在苹果外形特征提取阶段,除常规指标如长度、宽度、投影面积、果形外,提取苹果投影网格参数。本文所说的网格参数是在图像ROI区域上绘制6等分虚拟网格,这些虚拟网格的长度统称为网格参数。使用一种小尺寸棋盘标定板,计算智能手机采集图像中实际值与像素值之间的比例尺,用以计算外观特征在三维世界坐标下的长度,使结果更具绝对性。其中长、宽拟合回归结果R²值分别为...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 果实外观特征检测
        1.2.2 果实分选检测研究
        1.2.3 机器视觉助力水果体积检测
        1.2.4 畸变矫正提升测量精度
        1.2.5 移动视觉扩展应用场景
    1.3 研究方法与技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 论文的组织结构
        1.3.3 研究方法
        1.3.4 技术路线
    1.4 本章小结
第2章 苹果体尺参数测量实验平台与方法
    2.1 苹果体尺检测系统
    2.2 实验材料与方法
        2.2.1 苹果图像采集平台搭建
        2.2.2 机器视觉处理平台搭建
        2.2.3 苹果体尺远程计算平台搭建
    2.3 苹果体尺实际测量
        2.3.1 苹果尺寸测量
        2.3.2 苹果质量与体积测量
    2.4 本章小结
第3章 基于机器视觉方法的苹果体尺测量
    3.1 摄像机标定
        3.1.1 四种坐标系定义及转换
        3.1.2 张正友摄像机标定法
        3.1.3 标定结果
    3.2 图像矫正
    3.3 颜色空间
    3.4 图像滤波
    3.5 图像分割
        3.5.1 Chroma King Technique图像分割
        3.5.2 分割结果
    3.6 比例尺计算
    3.7 苹果投影面积测量
    3.8 虚拟网格绘制与测量
    3.9 最小接矩形法测量苹果尺寸
    3.10 苹果果形检测分析
    3.11 本章小结
第4章 不同苹果体积、质量估测模型比较分析
    4.1 主成分分析数据降维
        4.1.1 主成分分析基本原理
        4.1.2 主成分分析步骤
    4.2 BP网络模型设计
        4.2.1 BP神经网络基本原理
        4.2.2 BP神经网络结构
        4.2.3 激励函数
        4.2.4 损失函数
        4.2.5 优化函数
    4.3 数据划分
    4.4 对比模型设计
    4.5 使用主成分分析数据降维
    4.6 实验模型建立
    4.7 结果与分析
    4.8 本章小结
第5章 苹果体尺测量系统设计与实现
    5.1 系统架构
    5.2 系统功能设计
        5.2.1 本地上传图像
        5.2.2 图像预处理
        5.2.3 苹果体尺计算与返回结果
    5.3 实验环境
    5.4 系统界面
    5.5 实验结果及分析
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
作者简历



本文编号：3761662