人工智能-机器学习-茄子收获机器人视觉系统和机械臂避障规.pdf

本文档主要探讨了人工智能在农业自动化领域的应用，特别是聚焦于茄子收获机器人视觉系统和机械臂避障规划。在机器学习的框架下，该研究详细介绍了针对茄子图像处理和分割的各种方法，以及如何利用这些技术来实现精准的作物识别和避障。 文档的第一章阐述了研究的背景和意义。随着人工智能技术的发展，果蔬收获机器人被看作是提高农业生产效率、减轻人力劳动的重要手段。目前，这类机器人的特点是具有高度的自主性和智能化，能够适应复杂环境，识别并采摘果实。然而，其核心技术如行走装置、机械手、视觉系统、末端执行器以及对作物种植模式的理解仍面临挑战。本课题主要研究的内容包括了机器人的视觉系统优化和避障策略的制定。 第二章介绍了基于颜色分析的茄子图像分割方法。图像采集是首要步骤，接着通过RGB和HSI两种色彩空间对茄子图像进行分析。RGB色彩空间便于处理色彩信息，而HSI色彩空间则更适合模拟人类视觉系统对物体颜色的感知。为了选择最佳分割阈值，研究运用了遗传算法，以达到自动选取最优分割值的目的。此外，本章还讨论了如何滤除噪声、平滑分割边缘，并对不同分割方法进行了效果评估。 第三章则转向了基于自组织映射（SOFM）神经网络的茄子图像分割方法。SOFM是一种无监督学习算法，能自动生成数据的拓扑结构。本章详细介绍了SOFM网络的原理、结构和学习算法，并针对茄子图像设计了特定的网络结构，包括确定输入特征向量、输出神经元数量、训练步数等关键参数。经过网络训练和检验，对聚类图像进行后续处理，以进一步优化分割效果。 第四章探讨了广义Hough变换在识别部分遮挡茄子中的应用。Hough变换是一种在图像中寻找几何形状的方法，它将图像空间与参数空间联系起来，特别适合检测直线、圆等几何元素。广义Hough变换扩展了这一概念，适用于检测复杂形状。在茄子识别中，这种方法可以帮助机器人在部分遮挡的情况下准确地定位茄子的位置。 这篇论文详细研究了茄子收获机器人在视觉系统和避障规划方面的技术，涵盖了图像处理、机器学习算法和几何变换等多个方面，为实现智能化的果蔬收获提供了理论和技术支持。这些研究成果对于推动农业自动化、减少人工劳动强度具有重要意义，并且可以为其他类似作物的收获机器人开发提供借鉴。