赵明岩，林 敏，徐 鹏，王勇金，宋天月，梁明轩，胡剑虹

·农产品加工工程·

基于三维重构的哈蜜瓜均瓣雕花算法

赵明岩1，林 敏1，徐 鹏2※，王勇金1，宋天月1，梁明轩1，胡剑虹1

（1. 中国计量大学机电工程学院，杭州 310018； 2. 中国计量大学理学院，杭州 310018）

为解决哈密瓜雕刻速度慢、花瓣大小不一致等问题，该研究提出了一种基于三维重构的哈蜜瓜均瓣雕花算法。对多角度拍摄得到的哈蜜瓜照片进行滤波处理，提取其图像特征并进行稀疏重建，通过点云坐标得出哈蜜瓜的特征参数；接着在稀疏点的基础上利用CMVS/PMVS算法进行稠密重建；最后调节八叉树算法与泊松表面重建，得到哈密瓜精确三维空间坐标。根据哈密瓜体型特征及设定花瓣数量，将点云三角网格化在深度优先算法的基础上结合粒子群算法，规划雕刻起点、终点及雕刻深度，使每个花瓣体积相同。采用48个哈密瓜，雕刻花瓣数取15～30，雕刻深度为1.5、2.0、2.5 cm。其中切割花瓣数为28这一组精度最低，测得最大与最小花瓣体积分别为3.40与3.25 cm3，最大体积差为0.15 cm3，误差小于5%。结果表明，该研究提出的基于三维重构的哈蜜瓜均瓣雕花算法精度高，研究结果可为机器人雕刻哈密瓜提供技术支持。

图像处理；粒子群算法；三维重构；均瓣雕花；点云拼接；三角网格化

0 引 言

自动化是餐饮行业发展的必然趋势。炒菜机器人[1-2]、送餐机器人[3-4]等已能够部分取代人工，极大提高了工作效率。对于蔬果雕花作业，目前仍然依靠人工手工雕刻，不仅费时费力，且存在安全隐患，人口老龄化及人工成本的日益增加使雕花熟练工的缺口越来越大。……