:K :.m:K 張鐵中 陳利兵 宋健(S j<v,100083)l :2004-09-06 “:SE/ ?Z9' “(2001AA422300)Te:fM, q,p V 3 =,1V Y 3 31 j< ,E-mail:zhangtzcau.edu.cnK 1 成熟草莓果實(shí)重心和采摘點(diǎn)的確定是草莓采摘機(jī)器人采摘收獲作業(yè)中的關(guān)鍵問(wèn)題。采用LRCD(lumi-nance andredcolor difference)方法分割草莓圖像。在RGB色彩模型中,求得圖像中每個(gè)像素的色差,在灰度圖像中顯示以色差值為灰度值的色差圖像,取合適的閾值對(duì)該圖像二值化,得到分割后的草莓圖像;提取分割后草莓圖像的幾何特征,從而確定草莓的重心位置和采摘點(diǎn)。采用本文所述的機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)(CCD成像像素753582,像素中心距10m10m)的試驗(yàn)結(jié)果表明,其采摘點(diǎn)位置誤差<3mm。利用LRCD方法能夠很好的將成熟草莓與背景分離,通過(guò)提取分割后草莓圖像的幾何信息,可確定草莓重心和采摘點(diǎn)的位置。該處理方法適用于從復(fù)雜背景中提取紅色目標(biāo)。1oM 草莓收獲;機(jī)器人;LRCD變換;色差ms | TP274    cI| 1007-4333(2005)01-0048-04    DS M AStudy onstrawberry harvestingrobot:.Imagesbased identificationsofstrawberrybarycenterandplucking positionZhangTiezhong, ChenLibing, SongJian(Collegeof Engineering, ChinaAgricultural University,Beijing 100083,China)Abstract During the strawberry collection process by robot, the crucial element to ensure the picking precision is thedeterminations of the ripe strawberry barycenters andthe plucking positions.The LRCD(luminance andredcolor differ-ence)method was adopted to dissect the image of strawberry.The Chromatism of each pixel in the RGB color imagewas calculatedand the result showed in a gray image.The segmentedimage wasgainedby translatingthe gray imageto a binary image after selectingan appropriate threshold.The barycenter of strawberry and the plucking position wereascertained by extracting geometry feature of the segmented strawberryimage.The result reveals that the eccentricityof the plucking position is not more than3 mmin the robot vision system(CCD pixel 753582,distance between pixels10m10m)in this paper.Ripe strawberry can be separated easily from the complex background by the LRCDmethod.The method is valid for pick-upof red object froma complex background.Keywords strawberry-collection;robot;LRCD;chromatism:s)、sS =X 1-9 ,:K M  。 K:1o T LK ,1 %5,A T LVs ,'ms。2001 M ' vB L i IT O :K ,m) H,5|RGB Lab , Lab aYms;YVZE|:T LTl sYVms , S j<v 2005,10(1):48-51Journalof China Agricultural University) ZE1 , O |2。2003 MfM、? BP * :ms9,ZE VYVM =| LC:T= s ,ZE s =|#K“'Y v,) ZE。3LRCD(luminance and red color difference)ZE10s:m,4 |s:m+ +,V7 :K。1 “dF#T “d 1 1 m(US)、   、 e“d j $“d(m1)。 j $“d1 9 、2 CCD 2fm“ 5F。m1 :K “dFFig.1 Schematic diagram of strawberryharvesting robot:K “dT /: 1 | l u =:m,ms4 | l u = :,9 : ,iUS: 。 mM1:) H, 2 |:m,ms4 |:K, z m l:, M2:)。 T l u = :K8。KvK: , M:TZEK:。2 msm2(a) U 3 :,#=、 T Lm。Bm M, Y =0.3R+0.59G+0.11B:Y,R,GBRGB bW 3s 。 lm s7d s,LRCDZE sm。m B c=R-Y =0.7R-0.59G-0.11BmA U m,| am=,'s:m(m2(b)。(a) Sm(b)sm2 : Sm#LRCDEsmFig.2 Contrast ofimagebefore and after segmentation3 4 |4 | : m M= . uS: MY。 n5 | a(' |55)sm(m3)=, ro ., uS:。 uS:'M MS:, sS:。 “ P9 ?YV “SM MYm “S。 uS:&shy; ?| ss ,i9 ss+。S: H,m8S:|V100 7 S,v9F。m3 :H4 |Fig.3 Extraction of strawberry barycenter andboaderlineV uS: s, V= F4V U 。 8SE :mf(x,y) iB(x,y), S:| (x,y)=m ,5f(x,y)1,50?！癡 Uil , f(x,y)“V S:|m u。S:|m u, VV UA= (x,y)=m1 ,US491 fM:K :.m:K x=1A (x,y)=mxy=1A (x,y)=my <50 s, ., h“。 4 |, | zH,|H # S: 。) mnm3。4 K : K。K:T , l5mm。K+nm4(a),mC X M,D L= M,PTU,G:,E:mH , OE,D,P,G L,DCE 10mm。CD l,yN V D9C,' DK。8 ,1 K,1o TU。v :, l , _l) M,TU :H K。 !:mH US(xi ,yi),5 (xi- x)2+(yi- y)2,yN, P Kv TUP。TU ,PGL 1, P TU M,'K。m4(b) UTU#K+4 |T。(a)+(b)4 |Tm4 :K+# 4 |TFig.4 Featureof the plucking positionandextracting result5 s#) :K HYy ,1CCD' L ( /,#m) E/。 LV,B;vHq/'“d HK 32 ,9 V |mKl1 ,yNCCD“d1 ,#“d Kv 3 。 2 :US 1:US ,yN j $“d 2 %7 11。 ! 2bv q,  + ; =DDT:D L=8j,D CCD mj。' j $“d,CCD753582, 10m10m,0.03,5“d Kv =3=30.010.03=1mm j。 M 1 9 3, LV , 2, <3mm。4 sO q, s;vHq V4“d。 ID1   , gD 3,B,.:c 7?J . ZYv,1999, 33(7):880-8842  Cao Qixin, Masateru N, Masafurni M, et al.Study ongrade judgment of fruit vegetables using machine vision(Part2)J .JudgmentforSeveralVarietiesof Strawber-ry by Developed Software, 1996, 8(4):228-2363  Nagata M, KinoshitaO, Asano K, etal.Studiesonau-tomatic sorting system for strawberry(Part1)J .Jour-nalof Japanese Society of AgriculturalMachinery,1996,58(5):57-6650S j<v2005 M10 4  NagataM, Kinoshita O, Asano K, et al.Studiesonau-tomaticsorting system for strawberry(Part 2)J.Jour-nalof Japanese Society of Agricultural Machinery,1996,58(6):61-675  NagataM, KinoshitaO, AsanoK,etal.Studiesonauto-maticsorting system for strawberry(Part 31)J .Jour-nalof Japanese Society of Agricultural Machinery,1997,59(1):43-486  Masateru N, Cao Qixin, Masafumi M, et al.Study ongradejudgmentof fruit and vegetablesusing machine vi-sion(Part 2)J.Journalof Society of High TechnologyinAgriculture(Japan), 1996,8(4):140-1457  Slaughter D, Harrel R.Discriminating fruit for roboticharvestusing color in naturaloutdoor scenesJ.Trans-actions of the ASAE, 1989,32(2):757-7638   .: l D .:S j<v,20049 fM,? .BP * :msJ .S j<v,2004,9(4):65-6810  Duke M, TakashiK, YoshinobuO, etal.Acolor mod-elfor recognition of apples by a robotic harvesting sys-temJ .Journalof JSAM, 2002, 64(5):123-133科研簡(jiǎn)訊2004 MS j<v1 ST1)科研成果及其轉(zhuǎn)化推廣成績(jī)顯著2004年度我校申報(bào)省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)26項(xiàng),其中20項(xiàng)獲獎(jiǎng),獲獎(jiǎng)率77%?！稗r(nóng)牧交錯(cuò)帶農(nóng)業(yè)綜合發(fā)展和生態(tài)恢復(fù)重建技術(shù)體系與模式研究”和“蛋雞全階段可利用必需氨基酸需要及理想蛋白模式”2項(xiàng)成果獲省部級(jí)一等獎(jiǎng);12項(xiàng)成果獲省部級(jí)二等獎(jiǎng)中國(guó)地方豬種遺傳資源測(cè)定、體細(xì)胞克隆技術(shù)保護(hù)和擴(kuò)繁優(yōu)質(zhì)種牛的應(yīng)用、絨山羊絨毛生長(zhǎng)機(jī)理及舍飼半舍飼營(yíng)養(yǎng)調(diào)控技術(shù)研究、冷卻肉加工關(guān)鍵技術(shù)研究與新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、Mozzarella干酪加工關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備研究及產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)、葛根有效成分提取的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)以及土壤/植株動(dòng)態(tài)測(cè)試優(yōu)化推薦施肥技術(shù)的建立和應(yīng)用等。我校堅(jiān)持面向國(guó)民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng),促進(jìn)重大成果與技術(shù)的轉(zhuǎn)化與推廣。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2004年“農(nóng)大系列玉米品種”推廣面積近300萬(wàn)hm2,遍布19個(gè)省市自治區(qū),占全國(guó)玉米播種面積近14%;“草業(yè)產(chǎn)業(yè)化綜合技術(shù)”示范推廣面積近0.8萬(wàn)hm2,經(jīng)濟(jì)效益過(guò)億元;“冬小麥節(jié)水省肥高產(chǎn)簡(jiǎn)化四統(tǒng)一栽培技術(shù)體系”實(shí)現(xiàn)小麥每公頃產(chǎn)量75009000kg,累計(jì)推廣面積13萬(wàn)hm2以上;“養(yǎng)分資源綜合管理技術(shù)”在小麥等作物上推廣4萬(wàn)hm2,經(jīng)濟(jì)效益1.2億元;“農(nóng)大褐3號(hào)”節(jié)糧蛋雞新增飼養(yǎng)2000萬(wàn)羽,累計(jì)近1億羽,經(jīng)濟(jì)效益89億元;“保護(hù)性耕作技術(shù)與機(jī)具”在全國(guó)13個(gè)省市自治區(qū)示范推廣66.7萬(wàn)hm2以上;“飼草、秸稈機(jī)械化加工技術(shù)與機(jī)具”輻射加工范圍1333.3hm2,為企業(yè)和農(nóng)戶帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益800萬(wàn)元;“現(xiàn)代節(jié)水灌溉設(shè)備及技術(shù)”已經(jīng)推廣到北朝鮮、埃塞俄比亞等國(guó)家;“土壤水分智能快速檢測(cè)儀器與技術(shù)”在11個(gè)省建立了21個(gè)固定墑情監(jiān)測(cè)站;“高效復(fù)合增產(chǎn)菌及其生產(chǎn)工藝”專利技術(shù),以1043萬(wàn)元的價(jià)格轉(zhuǎn)讓給在美國(guó)上市的佳華生物科技公司;“高油玉米技術(shù)”成功轉(zhuǎn)讓給美國(guó)QTI公司,標(biāo)志著我國(guó)高油玉米研究工作繼續(xù)處于世界先進(jìn)地位。2)科研基地建設(shè)進(jìn)展順利2004年我校經(jīng)多年建設(shè)的科研基地(中心)大部分通過(guò)驗(yàn)收。動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(與中國(guó)農(nóng)科院共建)納入國(guó)家建設(shè)計(jì)劃,國(guó)家飼料工程技術(shù)研究中心通過(guò)科技部驗(yàn)收,國(guó)家玉米改良中心和國(guó)家獸藥安全評(píng)價(jià)中心通過(guò)農(nóng)業(yè)部驗(yàn)收,國(guó)家動(dòng)物寄生原蟲(chóng)實(shí)驗(yàn)室納入農(nóng)業(yè)部2004年度建設(shè)計(jì)劃(經(jīng)費(fèi)1200萬(wàn)元),農(nóng)業(yè)部飼料效價(jià)與安全監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(北京)和農(nóng)業(yè)部獸藥安全監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(北京)通過(guò)審查認(rèn)可與計(jì)量認(rèn)證,功能乳品教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(與北京市共建)通過(guò)建設(shè)計(jì)劃論證,教育部玉米育種工程技術(shù)研究中心通過(guò)教育部驗(yàn)收,北京市教委投資200萬(wàn)元,加強(qiáng)我校北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè),我校與企業(yè)聯(lián)合申報(bào)的“動(dòng)物生物反應(yīng)器國(guó)家工程研究中心”通過(guò)國(guó)家發(fā)改委初審并進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)考察。另外,我校還申報(bào)草業(yè)工程中心、野生稻種質(zhì)資源保藏實(shí)驗(yàn)室等,逐步完成上莊實(shí)驗(yàn)站的機(jī)構(gòu)設(shè)置、前期環(huán)境調(diào)研、土地勘測(cè)和初步規(guī)劃等。(科學(xué)技術(shù)處供稿)511 fM:K :.m:K