An Image Processing System for the Harvesting robot$^{1)}$

포도수확용 로봇 개발을 위한 영상처리시스템

A grape fruit is required for a lot of labor to harvest in time in Korea, since the fruit is cut and grabbed currently by hand. In foreign country, especially France, a grape harvester has been developed for processing to make wine out of a grape, not to eat a fresh grape fruit. However, a harvester which harvests to eat a fresh grape fruit has not been developed yet. Therefore, this study was designed and constructed to develope a image processing system for a fresh grape harvester. Its development involved the integration of a vision system along with an personal computer and two cameras. Grape recognition, which was able to found the accurate cutting position in three dimension by the end-effector, needed to find out the object from the background by using two different images from two cameras. Based on the results of this research the following conclusions were made: The model grape was located and measured within less than 1,100 mm from camera center, which means center between two cameras. The distance error of the calculated distance had the distance error within 5mm by using model image in the laboratory. The image processing system proved to be a reliable system for measuring the accurate distance between the camera center and the grape fruit. Also, difference between actual distance and calculated distance was found within 5 mm using stereo vision system in the field. Therefore, the image processing system would be mounted on a grape harvester to be founded to the position of the a grape fruit.

본 연구에서는 포도 수확기 개발을 위하여 가장 중요한 영상처리 알고리즘을 개발하고자 두 대의 카메라를 이용한 스트레오 영상 시스템을 개발하였다. 따라서 3차원 공간상의 포도를 카메라로부터 얻어진 2차원 평면 영상을 분석한 후 알고리즘을 개발하였다. 이를 이용하여 포도 수확을 위한 3차원 공간영상의 거리정보를 획득할 수 있도록 알고리즘을 연구한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다. 가. 모형 포도를 이용한 실내에서의 스트레오 영상 거리 계측 결과 실제거리 1100mm까지는 오차가 5mm 이하로 비교적 정확하게 계측할 수 있었다. 그러나 실제거리 1200mm이상에서는 10mm 이상으로 비교적 오차가 크게 나타났다. 이는 거리가 멀어지면서 영상의 화소값을 통한 거리 계측에서 단위화소에 해당하는 실제거리의 정확도가 감소하였기 때문인 것으로 판단되었다. 나. 현장에서 획득한 포도 영상을 이용한 스트레오 영상 거리계측 결과 실제거리와 계측거리간의 오차가 5mm 이내로서 비교적 정확하게 측정되었다. 따라스 스트레오 영상을 이용한 포도까지의 거리계측용 영상처리 시스템은 현장에서도 적용가능 할 것으로 판단되었다.