基于色调差的苹果树叶片氮含量检测研究

发布时间：2021-12-17 21:09

　　氮素是苹果树生长发育必需的大量元素之一,及时准确地获取苹果树的氮营养状况,对苹果树的合理施肥、增产、优化果实品质等具有重要意义。现在的果树施肥,大部分都是经验施肥,氮肥的不合理使用,不仅会造成土壤板结、水体污染,还会造成资源的浪费和生产成本的增加,同时,还会造成果实产量和果品品质的下降。而现有的化学分析对苹果树叶片氮含量进行测定的方法,对设备的要求比较高,难以普及。目前应用数字图像处理技术在可见光光谱范围内对叶片进行氮含量检测集中于大田作物,而对果树叶片氮含量的检测是基于高光谱图像,且主要集中于某个生长时期,缺乏对整个生长周期的营养状况检测。应用高光谱进行图像分析,需要专用的高光谱设备和分析软件,成本高且过程复杂。针对以上不足,本文使用数码相机采集苹果树盛花期、结果中期和采收期三个重要生长时期的叶片照片,研究基于可见光光谱范围内叶片图像特征和叶片氮含量之间的关系。主要的研究工作及创新之处如下:(1)研究了苹果树叶片数字图像特征与叶片含氮量的相关关系。针对现有研究应用数字图像处理技术在可见光光谱范围内对叶片进行氮含量检测主要集中于大田作物,而对苹果树叶片氮含量的检测主要基于高光谱图像的问...

【文章来源】： 山东农业大学山东省

【文章页数】：68 页

【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 课题来源与主要内容
        1.3.1 课题来源
        1.3.2 课题主要内容
    1.4 研究对象和技术路线
        1.4.1 研究对象
        1.4.2 技术路线
    1.5 研究内容
2 材料与方法
    2.1 田间供试材料
    2.2 图像获取和处理的软、硬件
        2.2.1 数码相机
        2.2.2 计算机硬件
        2.2.3 图像处理软件
    2.3 测定项目和方法
        2.3.1 待测叶片样品的获取
        2.3.2 叶片氮含量的测定
    2.4 数据分析软件
    2.5 本章小结
3 叶片图像去光照和预处理
    3.1 叶片光照影响的消除
        3.1.1 Retinex颜色恒常理论
        3.1.2 单尺度Retinex理论
        3.1.3 多尺度Retinex理论
        3.1.4 迭代Retinex理论
        3.1.5 本文叶片光照影响的消除
    3.2 叶片图像预处理
        3.2.1 叶片图像增强
        3.2.2 叶片图像分割原理及常见算法
        3.2.3 叶脉剔除的方法
        3.2.4 叶片图像噪声点和叶脉剔除
    3.3 本章小结
4 叶片图像色彩空间及色差公式研究
    4.1 色彩空间选择及转换
        4.1.1 RGB色彩空间
        4.1.2 Lab色彩空间
        4.1.3 LCH色彩空间
        4.1.4 色彩空间的转换和选择
    4.2 色差公式的选择
        4.2.1 色差公式CIE
        4.2.2 色差公式CIE
        4.2.3 色差公式的选择
    4.3 潘通色卡的选择和图像特征参数的获取
        4.3.1 潘通色卡
        4.3.2 色调差的计算
    4.4 本章小结
5 叶片颜色特征与氮营养的相关性研究
    5.1 不同施肥处理对苹果树叶片氮含量的影响
    5.2 不同施肥处理对叶片色调差的影响
    5.3 不同光照条件下图像特征参数与氮营养状况的相关性研究
        5.3.1 大田光照下图像特征与氮营养状况的相关性研究
        5.3.2 实验室恒定光源下图像特征与氮营养状况的相关性研究
        5.3.3 去除光照后图像特征与氮营养状况的相关性研究
    5.4 不同生长时期图像特征参数与氮营养状况的相关性研究
        5.4.1 盛花期色调差与叶片氮含量相关性研究
        5.4.2 结果中期色调差与叶片氮含量相关性研究
        5.4.3 采收期色调差与叶片氮含量相关性研究
        5.4.4 模型验证
    5.5 本章小结
6 研究结论与展望
    6.1 研究结论
    6.2 本研究的创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表论文与申请专利


【参考文献】：
期刊论文
[1]图像处理技术在信息农业中的应用现状及发展趋势 [J]. 张书彦,张文毅,余山山,付宇超.  江苏农业科学. 2017(22)
[2]基于CIELAB色空间的红葡萄酒颜色直观表征 [J]. 李运奎,韩富亮,张予林,王华.  农业机械学报. 2017(06)
[3]一种多分辨多尺度的Retinex彩色图像增强算法 [J]. 李益红,周晓谊.  计算机工程与应用. 2017(16)
[4]基于数字图像技术的黄瓜缺氮营养诊断 [J]. 袁媛,陈雷,李淼,高会议.  中国农业大学学报. 2016(12)
[5]数字图像处理技术在农业上的应用及发展前景 [J]. 李冬,薛龄季轩,姜珊,冷小梅,韩国鑫.  黑龙江科技信息. 2016(30)
[6]如何科学诊断苹果树缺素症 [J]. 郝婕,索相敏,蒋艳霞.  河北果树. 2016(03)
[7]基于模糊顺序形态学的植物叶片脉络边缘提取 [J]. 徐艳蕾,贾洪雷,包佳林.  农业工程学报. 2015(13)
[8]基于高光谱的番茄氮磷钾营养水平快速诊断 [J]. 刘红玉,毛罕平,朱文静,张晓东,高洪燕.  农业工程学报. 2015(S1)
[9]基于光谱特征分析的苹果树叶片营养素预测模型构建 [J]. 张瑶,郑立华,李民赞,邓小蕾,王诗丛,张锋,冀荣华.  农业工程学报. 2013(08)
[10]苹果叶片氮素含量快速检测模型 [J]. 张瑶,郑立华,李民赞,邓小蕾.  农业机械学报. 2012(S1)

博士论文
[1]基于机器视觉技术的水稻氮磷钾营养识别和诊断[D]. 陈利苏.浙江大学. 2014
[2]颜色视觉辨别特性及色差评价研究[D]. 汪哲弘.浙江大学. 2009

硕士论文
[1]基于高光谱的柑橘叶片氮磷钾含量检测模型[D]. 全东平.华南农业大学. 2016
[2]果蝇求偶行为的图像识别算法研究[D]. 孙吉祥.南京农业大学. 2014
[3]苹果树叶片氮素、叶绿素及水分含量的高光谱估测[D]. 梁爽.山东农业大学. 2013
[4]图像色彩迁移技术研究[D]. 蔡连杰.西安电子科技大学. 2013
[5]基于CT技术的苹果内部品质无损检测研究[D]. 黄滔滔.浙江大学. 2012
[6]实时无缝全景图像拼接技术研究与实现[D]. 刘超.中南大学. 2011
[7]三种不同色差公式加权系数和可接受阈值的研究[D]. 郭娟娟.天津科技大学. 2011
[8]空间异面直线夹角激光检测系统的分析研究[D]. 王莹.天津大学. 2009



本文编号：3540947