视觉伺服技术近年来发展较快,在各行各业都取得了较多的应用成果。机器视觉所赋予机器人的视觉能力使得机器人得到了柔性工作能力,这对于农业机械实现农作物的无损伤作业具有较大的意义,是农业机械研究的一个重要方向。目前,由于各种原因的制约,视觉伺服系统在农业机械上的运用较少。本文在论述了国内外视觉伺服发展的现状以及视觉伺服在农业机械上的应用基础上,结合公益性行业科研专项(nyhyzx-005)：“机械手式全自动裸根苗移栽机研制”,研究了视觉伺服系统在棉花幼苗分离工作中得到应用。本文所做工作主要有以下几个方面：1、对国内外视觉伺服发展的现状以及视觉伺服在农业机械方面的应用做了系统研究,并对视觉伺服在棉幼苗分离中的工作形式做了分析。2、利用实验室现有实验条件搭建了视觉伺服平台。对伺服系统建立了逆运动学方程,并对其求解。在张友正平面标定法的基础上对摄像头进行了考虑径向畸变的内外部参数标定。3、对于棉幼苗提出两种图像处理方法以对应单株苗的处理以及多株苗处理。对于单株苗,通过观察设定其分离作业位置为茎部靠近第一子叶处,此处以及叶片部分均为绿色,运用超绿色法对棉幼苗进行灰度化可将此处重点突出。在对几种图像分割法进行研究后,利用Ostu法计算了单株棉幼苗的最佳分割闽值对其进行了图像分割。为便于后期的棉花幼苗识别运用了数学形态法,对单株棉幼苗进行了填充、细化等处理。对于多株苗,由于其枝叶交错,超绿色法较难对其特征进行表征。通过研究,提出将其茎部中部作为分离作业位置并利用基于色彩的图像分割对棉幼苗进行分割。方法是利用HSV颜色空间内的H分量将棉幼苗图像灰度化,结合最小阈值二值化方法提出一种直方图包络线阂值法对多株苗进行了图像分割,相对于其他方法有较好的分离效果。4、对于单株棉幼苗,选择了9×9的加权模板对单株棉幼苗的细化图像进行匹配,并设计了防误判法与去除冗余点法则,有效的对所需特征点进行了识别。对于多株苗,使用了基于几何信息的识别方法,通过棉花幼苗二值化图像中各图像块的面积以及长宽比的比较对棉幼苗进行识别,进而获得棉幼苗茎部重心坐标用以分离作业。5、利用matlab的GUI功能对视觉伺服系统进行人机界面的编制。完成了包括初始化界面、正常工作界面、参数标定界面以及系统测试界面等四个界面。使整个实验平台的操作更加的便利及有效。其中系统测试界面对于系统的故障诊断有较好的参考性。