基于机器视觉的向日葵测产方法研究
发布时间：2022-01-08 16:55
向日葵是菊科向日葵属的一年生草本植物,被称作拥有重要经济价值的全球4大油料作物之一。精准农业是现代信息计数在农业生产中应用的产物,产量的获取是实施精准农业的关键。向日葵的产量在农地中存有空间变异性,产量是高是低也集中反应了农作物的成长与管理状况。海内外很多科研工作者给出了许多产量测定方式。近些年,伴随网络技术、生物技术等现代化技术的快速发展,机器视觉技术因为其非接触性、准确性、高效性、自动化等性能被普遍运用在农产业范畴领域。因此,本文提出采用图像处理的方法对向日葵产量进行监测。本课题以“SH361”杂交种做为研究对象,进行了以下方面的研究:（1）在研究各个硬件的性能参数的基础上,本文选择了 CCD摄像机、镜头、在线图像视频采集卡、环型的LED光源充当照明等硬件,并搭建了机器视觉系统的硬件平台模拟田间收获情况对向日葵葵盘图像执行采样收集。本系统的基本装置包含图像采样收集装置、试验操作区、CCD相机、镜头与计算机等构件。（2）制定两种图像处理方式。对图像的预处理包含灰度转变、图像降噪、二值化等方式。图像滤波降噪的环节是把多个图像滤波方式执行系统对比,确定最优方法。采用最大类间方差法对二值化...
【文章来源】：内蒙古农业大学内蒙古自治区
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图１向日葵农田图??Ｆｉｇ．?１?Ｓｕｎｆｌｏｗｅｒ?ｆａｒｍｌａｎｄ?ｍａｐ??
??射，但是响应速度慢、亮度较暗是其最大的弊端。因此，在其应用方面比较适合于??获取低标准大面积图像；光纤卤素灯是卤素灯与光纤导管的有效结合，是由光纤导??管将卤素灯泡所产生的强光，转向被测物进行照明。卤素灯亮度高，但响应速度慢、??寿命短、不具备光亮度和色温的变化，适应亮度要求高，但检测项目较少的应用；??ＬＥＤ光源采用的是由多个ＬＥＤ灯以某一指定布置方式结合起来对被测量物体执行??照明的形式，此是当前被广泛运用的照明形式，应用范围比较广。本课题采用环型??ＬＥＤ光源充当照明，如图４所示。??Ｑ??图４环形ＬＥＤ光源??Ｆｉｇ．４?ｒｉｎｇ?ｉｌｌｕｍｉｎａｔｏｒ??由光源组成的照明系统按照其照射方式能够划分成：正向照明、反向照明、架??构光与闪烁光照明等。此中，反向照明是被测量目标放置在摄像机与光源间，其优??势是可以获取强对比度的图片，ＬＥＤ平行光与面光源一般是用作突显商品的外型轮??廓，例如构件的尺寸测定便是运用这一办法。正向照明是光源与摄像机处在被测量??目标同一侧，这一方法方便安装，例如条型光线、环状光线、圆顶光线、线光源等??均是运用这一办法，此是经常运用的照明形式。架构光照明是把光线等投射至被测??量目标物上，按照其形成的畸变，提取出被测量目标物的立体数据信息，这一形式??
?内蒙古农业大学硕士学位论文???较为少见。闪烁光照明是把高频段的光脉冲投射至目标物上，规定摄像机的扫描速??率和光源的闪烁速率同步，当前闪烁照明形式通常都运用光源的调控器操控光源实??现闪烁的功能，闪烁的作业模式能够极大提升光源的亮度与运用周期，基本全部的??ＬＥＤ光源都能够运用闪烁照明形式。文中采用了前向照明的方式。??２．３．４计算机选型??计算机是视觉监测系统分析处理和运算的核心，主要通过其系统内的相关应用??软件完成向日葵数字图像的各类处理并输出结果。本课题所用计算机的ＣＰＵ为??Ｉｎｔｅｌ（Ｒ）Ｃｏｒｅ（ＴＭ）ｉ５８３００Ｈ?ＣＰＵ?主频?２．３０ＧＨｚ，８ＧＢ?内存，１Ｔ?硬盘。??２．４图像采集??在进行实验前期，需给光照箱内的黑色载物台铺上红色纸板做为颜色补偿，以??免葵花籽的颜色与背景色混肴。模拟田间收获情况，将向日葵植株碎叶等洒落到载??物台背景板上，随机将向日葵葵盘放置载物台上，采集葵盘俯视图像。采集到的图??像同时也包括了硬件结构的信息，这也模拟了在采集收割机在实际收获过程中采集??的图像。??图５图像采集??Ｆｉｇ．５?ｉｍａｇｅ?ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器视觉技术在农业生产智能化中的应用综述[J]. 仇裕淇,黄振楠,阮昭,林思浩. 机械研究与应用. 2019(02)
[2]4ZXRKS-4型收获机的食用向日葵机械化收获技术[J]. 菅志亮,张勇,李素萍,周俊,张晓蒙. 农业工程技术. 2018(29)
[3]谷物联合收割机智能测产系统研究与分析[J]. 宋涛,邱韶峰. 农机质量与监督. 2018(06)
[4]机器视觉在农业生产中的运用与技术[J]. 赵世达,马力. 电子技术与软件工程. 2018(09)
[5]向日葵机械化收获研究现状及发展对策[J]. 宗望远,刘羊,黄小毛,马丽娜,唐胜平. 江西农业大学学报. 2017(03)
[6]光电漫反射式联合收割机谷物产量计量系统研发与性能试验[J]. 付兴兰,张兆国,安晓飞,赵春江,李晨源,于佳杨. 农业工程学报. 2017(03)
[7]谷物联合收获机自动测产系统产量模型[J]. 李新成,孙茂真,李民赞,郑立华,张漫,王锡久. 农业机械学报. 2015(07)
[8]基于称重法的收割机谷物测产方法的研究[J]. 李长占,祁广云,黄操军. 农机化研究. 2014(03)
[9]联合收获机喂入量在线监测系统设计与试验[J]. 梁学修,陈志,张小超,伟利国,李伟,车宇. 农业机械学报. 2013(S2)
[10]基于冲量原理的压电式谷物流量实时测量系统的试验研究[J]. 王刚,张惠莉,辛立国. 青岛农业大学学报(自然科学版). 2013(03)
硕士论文
[1]基于机器视觉的非接触尺寸测量技术研究[D]. 于芳菲.东北石油大学 2015
[2]联合收割机自动监测系统研究[D]. 梁学修.中国农业机械化科学研究院 2013
[3]联合收割机脱粒滚筒负荷监测系统研究[D]. 张成文.中国农业科学院 2013
[4]联合收割机脱粒滚筒转速监控系统的研究[D]. 闫兰娟.西北农林科技大学 2007
本文编号：3576929
【文章来源】：内蒙古农业大学内蒙古自治区
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
图１向日葵农田图??Ｆｉｇ．?１?Ｓｕｎｆｌｏｗｅｒ?ｆａｒｍｌａｎｄ?ｍａｐ??
??射，但是响应速度慢、亮度较暗是其最大的弊端。因此，在其应用方面比较适合于??获取低标准大面积图像；光纤卤素灯是卤素灯与光纤导管的有效结合，是由光纤导??管将卤素灯泡所产生的强光，转向被测物进行照明。卤素灯亮度高，但响应速度慢、??寿命短、不具备光亮度和色温的变化，适应亮度要求高，但检测项目较少的应用；??ＬＥＤ光源采用的是由多个ＬＥＤ灯以某一指定布置方式结合起来对被测量物体执行??照明的形式，此是当前被广泛运用的照明形式，应用范围比较广。本课题采用环型??ＬＥＤ光源充当照明，如图４所示。??Ｑ??图４环形ＬＥＤ光源??Ｆｉｇ．４?ｒｉｎｇ?ｉｌｌｕｍｉｎａｔｏｒ??由光源组成的照明系统按照其照射方式能够划分成：正向照明、反向照明、架??构光与闪烁光照明等。此中，反向照明是被测量目标放置在摄像机与光源间，其优??势是可以获取强对比度的图片，ＬＥＤ平行光与面光源一般是用作突显商品的外型轮??廓，例如构件的尺寸测定便是运用这一办法。正向照明是光源与摄像机处在被测量??目标同一侧，这一方法方便安装，例如条型光线、环状光线、圆顶光线、线光源等??均是运用这一办法，此是经常运用的照明形式。架构光照明是把光线等投射至被测??量目标物上，按照其形成的畸变，提取出被测量目标物的立体数据信息，这一形式??
?内蒙古农业大学硕士学位论文???较为少见。闪烁光照明是把高频段的光脉冲投射至目标物上，规定摄像机的扫描速??率和光源的闪烁速率同步，当前闪烁照明形式通常都运用光源的调控器操控光源实??现闪烁的功能，闪烁的作业模式能够极大提升光源的亮度与运用周期，基本全部的??ＬＥＤ光源都能够运用闪烁照明形式。文中采用了前向照明的方式。??２．３．４计算机选型??计算机是视觉监测系统分析处理和运算的核心，主要通过其系统内的相关应用??软件完成向日葵数字图像的各类处理并输出结果。本课题所用计算机的ＣＰＵ为??Ｉｎｔｅｌ（Ｒ）Ｃｏｒｅ（ＴＭ）ｉ５８３００Ｈ?ＣＰＵ?主频?２．３０ＧＨｚ，８ＧＢ?内存，１Ｔ?硬盘。??２．４图像采集??在进行实验前期，需给光照箱内的黑色载物台铺上红色纸板做为颜色补偿，以??免葵花籽的颜色与背景色混肴。模拟田间收获情况，将向日葵植株碎叶等洒落到载??物台背景板上，随机将向日葵葵盘放置载物台上，采集葵盘俯视图像。采集到的图??像同时也包括了硬件结构的信息，这也模拟了在采集收割机在实际收获过程中采集??的图像。??图５图像采集??Ｆｉｇ．５?ｉｍａｇｅ?ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器视觉技术在农业生产智能化中的应用综述[J]. 仇裕淇,黄振楠,阮昭,林思浩. 机械研究与应用. 2019(02)
[2]4ZXRKS-4型收获机的食用向日葵机械化收获技术[J]. 菅志亮,张勇,李素萍,周俊,张晓蒙. 农业工程技术. 2018(29)
[3]谷物联合收割机智能测产系统研究与分析[J]. 宋涛,邱韶峰. 农机质量与监督. 2018(06)
[4]机器视觉在农业生产中的运用与技术[J]. 赵世达,马力. 电子技术与软件工程. 2018(09)
[5]向日葵机械化收获研究现状及发展对策[J]. 宗望远,刘羊,黄小毛,马丽娜,唐胜平. 江西农业大学学报. 2017(03)
[6]光电漫反射式联合收割机谷物产量计量系统研发与性能试验[J]. 付兴兰,张兆国,安晓飞,赵春江,李晨源,于佳杨. 农业工程学报. 2017(03)
[7]谷物联合收获机自动测产系统产量模型[J]. 李新成,孙茂真,李民赞,郑立华,张漫,王锡久. 农业机械学报. 2015(07)
[8]基于称重法的收割机谷物测产方法的研究[J]. 李长占,祁广云,黄操军. 农机化研究. 2014(03)
[9]联合收获机喂入量在线监测系统设计与试验[J]. 梁学修,陈志,张小超,伟利国,李伟,车宇. 农业机械学报. 2013(S2)
[10]基于冲量原理的压电式谷物流量实时测量系统的试验研究[J]. 王刚,张惠莉,辛立国. 青岛农业大学学报(自然科学版). 2013(03)
硕士论文
[1]基于机器视觉的非接触尺寸测量技术研究[D]. 于芳菲.东北石油大学 2015
[2]联合收割机自动监测系统研究[D]. 梁学修.中国农业机械化科学研究院 2013
[3]联合收割机脱粒滚筒负荷监测系统研究[D]. 张成文.中国农业科学院 2013
[4]联合收割机脱粒滚筒转速监控系统的研究[D]. 闫兰娟.西北农林科技大学 2007
本文编号：3576929
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