Flower detection system based on image processing techniques

It is known that machines with less workforce are advantageous in terms of economical and productive reasons in industrial applications. In fact, robotic implementations are becoming widespread day by day in order to decrease workforce and increase productivity. In this study, we develop a method that an industrial robot can determine the coordinates of flower for automatic harvesting by using image processing techniques. The proposed method is developed with camera calibration and image segmentation techniques. Two different ways are studied to estimate world coordinates of flowers. The first way is with checkerboard and the second way is without checkerboard. Calibration data used in experiments consists of 15 images with different positions for both presence and absence of checkerboard cases. Test data is composed of 10 images with constant camera position 300 mm above the flower bucket. According to observation results, it is observed that experiments with checkerboard give more stable and reliable results. World coordinates, width and camera distance of flowers are determined with small errors. On the other hand, it is observed that experiments without checkerboard give more error ratio. The reason why absence of checkerboard gives erroneous results is that matching the points in a stable way is difficult to find out. In other words, finding matched corner points between calibration images is very difficult. Experiments are performed in MATLAB environment. Color transformation method is used for flower segmentation. Images are converted from RGB to HSV and Hue channel is taken only. To conclude, it is observed that world coordinates of flowers can be estimated correctly with the presence of checkerboard. For performance evaluation, it is assumed that the average width of flower is 20mm and the average distance of flower from camera is 300mm. The experiment results close to these values are accepted as a perfect. All in all, since the proposed system only requires one camera and one checkerboard in flower bucket size, it is simple and cheap and it will give efficient results for future automatic harvesting applications.

È noto che le macchine con meno forza lavoro sono vantaggiose in termini di motivi economici e produttivi nelle applicazioni industriali. Infatti, le implementazioni robotiche stanno diffondendo di giorno in giorno per ridurre la forza lavoro e aumentare la produttività. In questo studio, sviluppiamo un metodo che un robot industriale può determinare le coordinate del fiore per la raccolta automatica utilizzando tecniche di elaborazione delle immagini. Il metodo proposto viene sviluppato con tecniche di calibrazione e di segmentazione delle immagini. Sono studiati due modi diversi per stimare le coordinate mondiali dei fiori. Il primo modo è con la scacchiera e il secondo modo è senza scacchiera. I dati di calibrazione utilizzati negli esperimenti consistono in 15 immagini con posizioni diverse per presenza e assenza di casi di scacchiera. I dati di prova sono composti da 10 immagini con posizione costante della macchina 300 mm sopra il secchio di fiore. Secondo i risultati dell'osservazione, si osserva che gli esperimenti con la scacchiera forniscono risultati più stabili e affidabili. Le coordinate mondiali, la larghezza e la distanza della telecamera dei fiori sono determinate con piccoli errori. D'altra parte, si osserva che gli esperimenti senza scacchiera danno più rapporto di errore. Il motivo per cui l'assenza di scacchiera dà risultati errati è che la corrispondenza dei punti in modo stabile è difficile da scoprire. In altre parole, la ricerca di punti d'angolo corrispondenti tra le immagini di calibrazione è molto difficile. Gli esperimenti vengono eseguiti in ambiente MATLAB. Il metodo di trasformazione di colore viene utilizzato per la segmentazione dei fiori. Le immagini vengono convertite da RGB a HSV e il canale Hue viene riprodotto solo. Per concludere, si osserva che le coordinate mondiali di fiori possono essere stimati correttamente con la presenza di scacchiera. Per la valutazione delle prestazioni, si presume che la larghezza media del fiore sia di 20 mm e la distanza media del fiore dalla telecamera è di 300 mm. Gli esperimenti risultati prossimi a questi valori sono accettati come perfetti. Tutto sommato, dal momento che il sistema proposto richiede solo una fotocamera e una scacchiera in taglia fiore, è semplice ed economico e darà risultati efficaci per future applicazioni di raccolta automatica.