發(fā)布時間：2020-07-24 07:48

【摘要】：隨著農(nóng)業(yè)信息化的進步,作物遠程圖像采集技術(shù)也有了很大發(fā)展。但現(xiàn)有的固定式作物圖像采集系統(tǒng)多采用有線方式進行信息通訊,而作物多生長在較偏遠的地方,難以實現(xiàn)有線通信,因此存在布線困難、適用范圍有限、成本較高等缺點。本文針對這些問題進行研究,實現(xiàn)了一種采用無線網(wǎng)絡(luò)遠程獲取作物各生長階段圖像的系統(tǒng),將相機運動控制、信息遠程傳輸、圖像處理技術(shù)相結(jié)合,實現(xiàn)多角度、多位置采集作物精細生長圖像和農(nóng)田整體圖像。以圖片形式記錄作物的生長過程,為作物生長情況的進一步研究提供相應(yīng)數(shù)據(jù),以便更好地管理作物生長的各個階段。主要研究內(nèi)容如下:(1)分析作物圖像遠程采集系統(tǒng)的需求,基于現(xiàn)有硬件結(jié)構(gòu)和圖像采集設(shè)備采用一種方便簡單的方案,完成采集作物細節(jié)和整體長勢圖像的目標。通過設(shè)計圖像采集設(shè)備在桁架上的運動方案來為獲取目標圖像提供先決條件,并將圖像獲取與圖像處理技術(shù)結(jié)合起來,實現(xiàn)多類型作物圖像的采集和管理。(2)作物圖像采集站點設(shè)計。站點采用4G網(wǎng)絡(luò)相機獲取作物圖像,桁架作為相機的運動機構(gòu),分別采用兩個步進電機實現(xiàn)相機在桁架的水平和垂直方向運動,云臺實現(xiàn)相機的水平旋轉(zhuǎn)運動。其中,步進電機控制模塊是站點設(shè)計中的研究重點,選用STM32電路板、RS485接口、紅外傳感器等構(gòu)成步進電機的運動控制與命令傳輸模塊,并針對不同客戶端對相機的運動需求,完成運動控制代碼的編寫。(3)客戶端軟件的編寫。采用C++語言編寫軟件,將OpenCV庫、SQL Server數(shù)據(jù)庫、相機的SDK包、數(shù)字圖像處理技術(shù)等與相機運動模塊的控制命令相結(jié)合,編寫兩種客戶端軟件,分別用于采集不同類型的圖像。其中,專家端口通過遠程控制相機在桁架上運動,并結(jié)合圖像傳輸完成作物精細圖像的采集;數(shù)據(jù)中心先將相機在桁架水平方向的運動控制命令與圖像采集交互進行,獲取一批有重疊部分的圖像,再采用基于SIFT特征點的圖像拼接算法完成圖像拼接,實現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)作物全景圖像的采集。(4)系統(tǒng)整體調(diào)試與分析。對客戶端軟件的運動控制模塊與圖像采集模塊進行測試。通過在專家端口客戶端點擊操作按鈕遠程控制相機運動,點擊抓圖按鈕來采集圖像,測試其控制靈敏度。經(jīng)多次測試,發(fā)現(xiàn)控制模塊的延時不足1s,抓圖模塊的響應(yīng)時間為2-3s,均為系統(tǒng)可接受的時間范圍。通過在數(shù)據(jù)中心客戶端設(shè)定采集時間,測試客戶端能否穩(wěn)定完成待拼接圖像的采集以及監(jiān)控區(qū)域全景圖像的良好拼接。實驗結(jié)果表明系統(tǒng)各功能均能較好實現(xiàn),為今后基于作物圖像的研究提供了一定的技術(shù)支持。
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S126;TP391.41

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本文編號：2768537