基于计算机视觉和R语言的年轮分析系统设计与实现

发布时间：2024-04-14 09:59

　　树木年轮是包括林学、生态学、树木年代学在内的许多学科领域重要研究对象之一,但现有的商业年轮测量与分析软件价格十分昂贵;另一些免费软件缺乏图形用户界面、兼容性差,这些都为树木年轮研究带来困难与挑战。近年来,随着开源软件R和Web应用开发技术的快速发展,将先进的计算机视觉技术引入树木年轮图像分析,设计并实现可用于年轮参数测量的R软件包以及跨平台的树木年轮分析系统Web应用,从而自动化、精确、高效地提取年轮参数并进行统计分析已经具备了可行性,对于提高我国林业信息化水平具有重要的意义。本文以开源的R语言为平台,将图像处理技术应用到年轮宽度与年轮面积的自动化测量,并提出了2种几何模型校正年轮宽度测量中的误差,开发了年轮参数测量的R软件包MtreeRing;为弥补R软件命令行界面的不足,以R环境为核心,结合HTML5、Shiny框架、MySQL开发了基于B/S架构的树木年轮分析系统,提供了树木年轮图像参数测量、交叉定年、去趋势与年表建立、气候分析、绘图、数据格式转与导出、数据存储等功能,并支持在本地R环境下离线运行。该系统满足了不同知识背景和计算机水平的用户对树木年轮参数测量与分析的需求,用户无需...

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1. 绪论
    1.1. 研究背景
    1.2. 研究目的与意义
        1.2.1. 研究目的
        1.2.2. 研究意义
    1.3. 国内外研究进展
        1.3.1. 年轮图像测量研究进展
        1.3.2. 树木年代学软件研发进展
    1.4. 研究内容及组织结构
        1.4.1. 研究内容
        1.4.2. 组织结构
    1.5. 研究方法与技术路线
        1.5.1. 研究方法
        1.5.2. 技术路线
    1.6. 本章小结
2. 树木年代学与信息技术概述
    2.1. 树木年代学理论
        2.1.1. 年轮参数
        2.1.2. 交叉定年
        2.1.3. 年表建立
    2.2. 数字图像处理技术
        2.2.1. 数学形态学
        2.2.2. 分水岭算法
        2.2.3. 边缘检测
    2.3. R软件
        2.3.1. R软件的安装和运行
        2.3.2. R软件包
        2.3.3. 基于R环境的Web应用开发
    2.4. 本章小结
3. 树木年轮分析系统需求分析与设计
    3.1. 系统需求分析
        3.1.1. 用户业务需求分析
        3.1.2. 系统功能需求分析
        3.1.3. 系统非功能需求分析
    3.2. 系统总体设计
        3.2.1. 系统体系结构设计
        3.2.2. 系统开发环境
    3.3. 系统功能设计
    3.4. 系统数据库设计
    3.5. 本章小结
4. 树木年轮分析系统的关键技术研究
    4.1. 图像预处理
        4.1.1. 灰度转换
        4.1.2. 图像增强
        4.1.3. 数学形态学滤波
    4.2. 年轮边界检测
        4.2.1. 自适应阈值Canny边缘检测
        4.2.2. 灰度时间序列的边缘检测
        4.2.3. 年轮宽度测量结果对比
    4.3. 年轮面积测量
        4.3.1. 年轮图像分割
        4.3.2. 连通分量标记法
    4.4. 年轮宽度校正
    4.5. 本章小结
5. 树木年轮分析系统实现
    5.1. 系统开发环境搭建
    5.2. R软件包
        5.2.1. 年轮参数测量实现
        5.2.2. R软件包制作与安装
    5.3. Web应用实现
        5.3.1. 年轮宽度测量
        5.3.2. 交叉定年
        5.3.3. 数据格式转换
        5.3.4. 年表建立
        5.3.5. 数据库连接
    5.4. 系统测试
        5.4.1. 测试内容
        5.4.2. 测试结果
    5.5. 本章小结
6. 结论与展望
    6.1. 结论
    6.2. 展望
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录
致谢



本文编号：3954507