作物冠层覆盖率、株高的远程自动监测技术

发布时间：2017-03-28 03:00

  本文关键词：作物冠层覆盖率、株高的远程自动监测技术，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：农业在生产的过程中,通过对作物的生长势态作监控测量,能够及时并准确地获悉生长信息,为作物田间的管理策略提供相关依据,易于田间管理者采用合适的方法保证作物的健康生长,对最终的高稳产赋予非常重要的意义。本文通过远程自动监测系统采集图像,采用数字图像处理技术,实现了作物冠层覆盖率及株高的准确提取,并做到对作物远程实时监测。本文主要研究内容分为三个部分:绿色作物冠层提取方法的研究及冠层覆盖率的自动提取;基于多段标杆识别的自动标定与株高测量技术;远程自动监测系统的实现。第一,从绿色作物目标与背景在颜色上的差异性,本文针对当前常用的一些颜色特征因子进行实验,并对比分析实验结果,采用改进的超绿色算法和最大类间方差法进行目标提取,此算法对于作物目标提取的相对误差在5.51%。针对于冠层覆盖率的计算,本文提出先将采集的图像去除光照影响,再进行目标提取,采用面积过滤法进行孔洞识别填充,最后计算出冠层覆盖率,其实验结果误差为3.11%。第二,针对株高测量大都未能做到自动化,本文提出可以用标尺的多功能性来对株高做自动测量。采取两点识别的自动标定算法做到自动测量,实验结果分析误差为2.33%,但如果拍摄偏角过大,会导致误差变大。采用基于四点识别的自动标定的株高测量,该方法的相对误差为1.75%,实验结果证明,此方法取得了较准确的株高。因考虑其实验器材较为复杂,本文最后实现了基于多段标杆识别的自动标定的株高测量,误差为1.98%。第三,针对户外图像传输的困难性,本文做出一个远程自动监测系统。通过太阳能充电器对智能开关进行供电,再利用智能开关控制无线摄像机的开关,服务器端的远程自动监测系统对无线摄像机获取的图像进行图像处理,做到自动监测的及时性和准确性。
【关键词】：四点标定 自动监测 无线传输 作物株高 冠层覆盖率
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S126;TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究目的及意义10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 绿色植物冠层覆盖率的研究现状10-12
• 1.2.2 作物株高的测量研究现状12-13
• 1.2.3 无线传输的研究现状13-14
• 1.3 论文的主要研究内容14-16
• 第二章 绿色作物冠层覆盖率的自动提取16-36
• 2.1 概述16-17
• 2.2 作物目标与背景的分割17-28
• 2.2.1 超绿色算法的分割18-20
• 2.2.2 超绿-超红算法的分割20-21
• 2.2.3 标准差分指标算法的分割21-22
• 2.2.4 改进的超绿算法的分割22-23
• 2.2.5 冠层提取的进一步分割23-25
• 2.2.6 实验结果分析25-28
• 2.3 在光照下作物目标与背景的分割28-32
• 2.3.1 光照强度影响的去除28-29
• 2.3.2 实验结果分析29-32
• 2.4 作物目标与背景分割后的去噪处理32-33
• 2.4.1 微小杂物的去噪处理32-33
• 2.4.2 实验结果分析33
• 2.5 绿色作物冠层覆盖率的自动分析33-34
• 2.6 实验结果分析34-35
• 2.7 本章小结35-36
• 第三章 绿色作物株高的自动测量36-52
• 3.1 概述36-37
• 3.2 基于两点识别的自动标定与株高测量37-42
• 3.2.1 株高最低点的自动获取与株高计算37-40
• 3.2.2 实验结果分析40-42
• 3.3 基于四点识别的自动标定与株高测量42-47
• 3.3.1 四点标定的透视变换42-46
• 3.3.2 四点标定自动获取株高实验46
• 3.3.3 实验结果分析46-47
• 3.4 基于多段标杆识别的自动标定与株高测量47-50
• 3.4.1 多段标杆各段尺寸的自动识别47-48
• 3.4.2 多段标杆分别对应的株高测量48-50
• 3.5 实验结果分析50
• 3.6 本章小结50-52
• 第四章 绿色作物冠层覆盖率和株高测量的远程自动监测系统实现52-64
• 4.1 概述52
• 4.2 无线摄像机的供电设计52-53
• 4.3 远程开关无线摄像机方案及数据传输53-56
• 4.4 作物冠层、株高图像采集的硬件搭建56-58
• 4.5 无线摄像机双位监测点的位置安排58-59
• 4.5.1 南向布置方案的优缺点58
• 4.5.2 北向布置方案的优缺点58-59
• 4.6 服务器端的远程自动监测系统设计59-61
• 4.7 作物冠层、株高远程自动监测界面与效果测评61-62
• 4.8 本章小结62-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 5.1 全文总结64-65
• 5.2 工作展望65-66
• 参考文献66-71
• 致谢71-72
• 攻读学位期间的研究成果72

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