基于多视角立体视觉的拔节期玉米水分胁迫预测方法研究
发布时间：2021-09-19 07:18
玉米是我国主要粮食作物之一,而玉米生长期间土壤水分含量是影响玉米产量的重要因素,快速、准确的检测玉米水分胁迫程度可及时指导大田水分灌溉,避免玉米植株由于亏水造成的减产。本文针对玉米植株水分胁迫检测存在操作复杂、损害植物、精度不高等问题,在分析和总结国内水分胁迫检测研究成果的基础上,拍摄了多视角玉米拔节期序列图像,研究玉米点云骨架提取方法、玉米植株株型参数自动提取方法,并构建玉米水分胁迫预测模型,以实现无接触玉米植株株型参数测量和水分胁迫预测,为玉米的株型参数和检测水分胁迫提供一种快速便捷的方法。论文主要工作及结论如下:（1）搭建多视角玉米图像采集系统及玉米图像预处理方法研究。以‘掖丰203’玉米为研究对象,用佳能70D型相机采集24株玉米拔节期序列图像,每株玉米共采集16次图像,每次采集3个视角,共1153幅图像。相机获取的玉米图像中包含花盆、地面等背景信息,研究采用HSV提取分割玉米植株,利用形态学膨胀及连通域面积去除离散点,利用Scharr滤波器检测玉米植株边缘,最终得到玉米植株的边缘信息。（2）针对玉米植株叶片遮挡造成点云模型存在缺失区域的问题,研究并提出了基于多视角立体视觉技术...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第二章图像采集系统及图像预处理11第二章图像采集系统及图像预处理为重建精度较高的玉米点云模型，本章首先搭建多视角玉米图像采集系统，利用该系统拍摄了拔节期玉米生长过程序列图；研究了获得用于重建的玉米植株边缘信息提取方法，包括基于HSV彩色空间的玉米图像分割，利用连通域面积排序进行背景点删除，玉米叶片边缘平滑及玉米植株边缘信息提取方法，以提高特征点检测及匹配的准确度，为玉米点云模型重建奠定基矗2.1玉米种植试验方案2.1.1研究对象及试验设备本研究的玉米品种为‘掖丰203（原福地203）’，是甘肃省张掖市福地种业有限责任公司选育的玉米杂交种，生育期为96d~125d，具有出苗整齐、苗壮、抗并抗倒伏能力强等特点。图像拍摄系统由佳能70D相机、18-200mm镜头、云腾690三脚架、带30°均分刻线的水平旋转平台及3m×3m黑色吸光幕布组成，相机摆放位置为距离水平旋转平台230cm处，如图2-1所示。图2-1（a）为相机、玉米植株、水平旋转平台及幕布摆放位置示意图，图2-1（b）为玉米多视角图像采集系统俯视图。（a）设备摆放示意图（b）图像采集系统俯视图图2-1玉米多视角图像采集系统Fig.2-1Multi-viewimageacquisitionsystemofmaize土壤含水率用顺科达TR-6土壤温湿度计测量，其测量范围为0~100%，测量精度为±2%；采用金选T-02A电子秤对土壤称重，其精度为0.01Kg。种植玉米所用盆钵直径48cm、高35cm，玉米株高、节间高度及全展叶叶片长度采用卷尺及软尺测量，其测相机三脚架旋转平台幕布盆钵间隔30°标记水平旋转圆盘30°30°间隔30°标记水平旋转平台30°标记花盆玉米叶片展开平面相机实际位置相机等效拍摄位置相机等效拍摄位置230cm
西北农林科技大学硕士学位论文12量精度为1mm。采用艾沃斯数字温湿度计和数字照度仪测量玉米生长温度、湿度和光照，其精度分别为±1°C、±5%RH、±1Lux。2.1.2供试土壤及玉米生长环境盆栽试验在西北农林科技大学农作一站玻璃温室大棚进行。供试土壤为西北农林科技大学农作一站试验田耕层土，其最大田间持水量为38.9%，基肥用量为每千克干土折合纯N0.15g、P2O50.10g和K2O0.15g(梁继华等2006)，混合前先将供试土壤过筛（4mm筛）去除作物根部、石块以及粗砂。从玉米出土时开始每天16:00记录本试验的环境背景参数，如图2-2所示。空气温度、湿度和光照强度在2019年60d试验内的最大值为38.7℃、67.4%和22081Lux；最小值17℃、35.9%和3621Lux；平均值为31.74℃、48.32%和11654.03Lux。（a）空气温度及空气湿度（b）光照强度图2-2玻璃温室大棚环境背景参数Fig.2-1Environmentalbackgroundparametersofglassgreenhouse
本文编号：3401275
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第二章图像采集系统及图像预处理11第二章图像采集系统及图像预处理为重建精度较高的玉米点云模型，本章首先搭建多视角玉米图像采集系统，利用该系统拍摄了拔节期玉米生长过程序列图；研究了获得用于重建的玉米植株边缘信息提取方法，包括基于HSV彩色空间的玉米图像分割，利用连通域面积排序进行背景点删除，玉米叶片边缘平滑及玉米植株边缘信息提取方法，以提高特征点检测及匹配的准确度，为玉米点云模型重建奠定基矗2.1玉米种植试验方案2.1.1研究对象及试验设备本研究的玉米品种为‘掖丰203（原福地203）’，是甘肃省张掖市福地种业有限责任公司选育的玉米杂交种，生育期为96d~125d，具有出苗整齐、苗壮、抗并抗倒伏能力强等特点。图像拍摄系统由佳能70D相机、18-200mm镜头、云腾690三脚架、带30°均分刻线的水平旋转平台及3m×3m黑色吸光幕布组成，相机摆放位置为距离水平旋转平台230cm处，如图2-1所示。图2-1（a）为相机、玉米植株、水平旋转平台及幕布摆放位置示意图，图2-1（b）为玉米多视角图像采集系统俯视图。（a）设备摆放示意图（b）图像采集系统俯视图图2-1玉米多视角图像采集系统Fig.2-1Multi-viewimageacquisitionsystemofmaize土壤含水率用顺科达TR-6土壤温湿度计测量，其测量范围为0~100%，测量精度为±2%；采用金选T-02A电子秤对土壤称重，其精度为0.01Kg。种植玉米所用盆钵直径48cm、高35cm，玉米株高、节间高度及全展叶叶片长度采用卷尺及软尺测量，其测相机三脚架旋转平台幕布盆钵间隔30°标记水平旋转圆盘30°30°间隔30°标记水平旋转平台30°标记花盆玉米叶片展开平面相机实际位置相机等效拍摄位置相机等效拍摄位置230cm
西北农林科技大学硕士学位论文12量精度为1mm。采用艾沃斯数字温湿度计和数字照度仪测量玉米生长温度、湿度和光照，其精度分别为±1°C、±5%RH、±1Lux。2.1.2供试土壤及玉米生长环境盆栽试验在西北农林科技大学农作一站玻璃温室大棚进行。供试土壤为西北农林科技大学农作一站试验田耕层土，其最大田间持水量为38.9%，基肥用量为每千克干土折合纯N0.15g、P2O50.10g和K2O0.15g(梁继华等2006)，混合前先将供试土壤过筛（4mm筛）去除作物根部、石块以及粗砂。从玉米出土时开始每天16:00记录本试验的环境背景参数，如图2-2所示。空气温度、湿度和光照强度在2019年60d试验内的最大值为38.7℃、67.4%和22081Lux；最小值17℃、35.9%和3621Lux；平均值为31.74℃、48.32%和11654.03Lux。（a）空气温度及空气湿度（b）光照强度图2-2玻璃温室大棚环境背景参数Fig.2-1Environmentalbackgroundparametersofglassgreenhouse
本文编号：3401275
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