基于多視角立體視覺的拔節(jié)期玉米水分脅迫預測方法研究
發(fā)布時間：2021-09-19 07:18
玉米是我國主要糧食作物之一,而玉米生長期間土壤水分含量是影響玉米產(chǎn)量的重要因素,快速、準確的檢測玉米水分脅迫程度可及時指導大田水分灌溉,避免玉米植株由于虧水造成的減產(chǎn)。本文針對玉米植株水分脅迫檢測存在操作復雜、損害植物、精度不高等問題,在分析和總結(jié)國內(nèi)水分脅迫檢測研究成果的基礎(chǔ)上,拍攝了多視角玉米拔節(jié)期序列圖像,研究玉米點云骨架提取方法、玉米植株株型參數(shù)自動提取方法,并構(gòu)建玉米水分脅迫預測模型,以實現(xiàn)無接觸玉米植株株型參數(shù)測量和水分脅迫預測,為玉米的株型參數(shù)和檢測水分脅迫提供一種快速便捷的方法。論文主要工作及結(jié)論如下:（1）搭建多視角玉米圖像采集系統(tǒng)及玉米圖像預處理方法研究。以‘掖豐203’玉米為研究對象,用佳能70D型相機采集24株玉米拔節(jié)期序列圖像,每株玉米共采集16次圖像,每次采集3個視角,共1153幅圖像。相機獲取的玉米圖像中包含花盆、地面等背景信息,研究采用HSV提取分割玉米植株,利用形態(tài)學膨脹及連通域面積去除離散點,利用Scharr濾波器檢測玉米植株邊緣,最終得到玉米植株的邊緣信息。（2）針對玉米植株葉片遮擋造成點云模型存在缺失區(qū)域的問題,研究并提出了基于多視角立體視覺技術(shù)...
【文章來源】：西北農(nóng)林科技大學陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：82 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
技術(shù)路線圖
第二章圖像采集系統(tǒng)及圖像預處理11第二章圖像采集系統(tǒng)及圖像預處理為重建精度較高的玉米點云模型，本章首先搭建多視角玉米圖像采集系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)拍攝了拔節(jié)期玉米生長過程序列圖；研究了獲得用于重建的玉米植株邊緣信息提取方法，包括基于HSV彩色空間的玉米圖像分割，利用連通域面積排序進行背景點刪除，玉米葉片邊緣平滑及玉米植株邊緣信息提取方法，以提高特征點檢測及匹配的準確度，為玉米點云模型重建奠定基矗2.1玉米種植試驗方案2.1.1研究對象及試驗設備本研究的玉米品種為‘掖豐203（原福地203）’，是甘肅省張掖市福地種業(yè)有限責任公司選育的玉米雜交種，生育期為96d~125d，具有出苗整齊、苗壯、抗并抗倒伏能力強等特點。圖像拍攝系統(tǒng)由佳能70D相機、18-200mm鏡頭、云騰690三腳架、帶30°均分刻線的水平旋轉(zhuǎn)平臺及3m×3m黑色吸光幕布組成，相機擺放位置為距離水平旋轉(zhuǎn)平臺230cm處，如圖2-1所示。圖2-1（a）為相機、玉米植株、水平旋轉(zhuǎn)平臺及幕布擺放位置示意圖，圖2-1（b）為玉米多視角圖像采集系統(tǒng)俯視圖。（a）設備擺放示意圖（b）圖像采集系統(tǒng)俯視圖圖2-1玉米多視角圖像采集系統(tǒng)Fig.2-1Multi-viewimageacquisitionsystemofmaize土壤含水率用順科達TR-6土壤溫濕度計測量，其測量范圍為0~100%，測量精度為±2%；采用金選T-02A電子秤對土壤稱重，其精度為0.01Kg。種植玉米所用盆缽直徑48cm、高35cm，玉米株高、節(jié)間高度及全展葉葉片長度采用卷尺及軟尺測量，其測相機三腳架旋轉(zhuǎn)平臺幕布盆缽間隔30°標記水平旋轉(zhuǎn)圓盤30°30°間隔30°標記水平旋轉(zhuǎn)平臺30°標記花盆玉米葉片展開平面相機實際位置相機等效拍攝位置相機等效拍攝位置230cm
西北農(nóng)林科技大學碩士學位論文12量精度為1mm。采用艾沃斯數(shù)字溫濕度計和數(shù)字照度儀測量玉米生長溫度、濕度和光照，其精度分別為±1°C、±5%RH、±1Lux。2.1.2供試土壤及玉米生長環(huán)境盆栽試驗在西北農(nóng)林科技大學農(nóng)作一站玻璃溫室大棚進行。供試土壤為西北農(nóng)林科技大學農(nóng)作一站試驗田耕層土，其最大田間持水量為38.9%，基肥用量為每千克干土折合純N0.15g、P2O50.10g和K2O0.15g(梁繼華等2006)，混合前先將供試土壤過篩（4mm篩）去除作物根部、石塊以及粗砂。從玉米出土時開始每天16:00記錄本試驗的環(huán)境背景參數(shù)，如圖2-2所示�？諝鉁囟取穸群凸庹諒姸仍�2019年60d試驗內(nèi)的最大值為38.7℃、67.4%和22081Lux；最小值17℃、35.9%和3621Lux；平均值為31.74℃、48.32%和11654.03Lux。（a）空氣溫度及空氣濕度（b）光照強度圖2-2玻璃溫室大棚環(huán)境背景參數(shù)Fig.2-1Environmentalbackgroundparametersofglassgreenhouse
本文編號：3401275
【文章來源】：西北農(nóng)林科技大學陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：82 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
技術(shù)路線圖
第二章圖像采集系統(tǒng)及圖像預處理11第二章圖像采集系統(tǒng)及圖像預處理為重建精度較高的玉米點云模型，本章首先搭建多視角玉米圖像采集系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)拍攝了拔節(jié)期玉米生長過程序列圖；研究了獲得用于重建的玉米植株邊緣信息提取方法，包括基于HSV彩色空間的玉米圖像分割，利用連通域面積排序進行背景點刪除，玉米葉片邊緣平滑及玉米植株邊緣信息提取方法，以提高特征點檢測及匹配的準確度，為玉米點云模型重建奠定基矗2.1玉米種植試驗方案2.1.1研究對象及試驗設備本研究的玉米品種為‘掖豐203（原福地203）’，是甘肅省張掖市福地種業(yè)有限責任公司選育的玉米雜交種，生育期為96d~125d，具有出苗整齊、苗壯、抗并抗倒伏能力強等特點。圖像拍攝系統(tǒng)由佳能70D相機、18-200mm鏡頭、云騰690三腳架、帶30°均分刻線的水平旋轉(zhuǎn)平臺及3m×3m黑色吸光幕布組成，相機擺放位置為距離水平旋轉(zhuǎn)平臺230cm處，如圖2-1所示。圖2-1（a）為相機、玉米植株、水平旋轉(zhuǎn)平臺及幕布擺放位置示意圖，圖2-1（b）為玉米多視角圖像采集系統(tǒng)俯視圖。（a）設備擺放示意圖（b）圖像采集系統(tǒng)俯視圖圖2-1玉米多視角圖像采集系統(tǒng)Fig.2-1Multi-viewimageacquisitionsystemofmaize土壤含水率用順科達TR-6土壤溫濕度計測量，其測量范圍為0~100%，測量精度為±2%；采用金選T-02A電子秤對土壤稱重，其精度為0.01Kg。種植玉米所用盆缽直徑48cm、高35cm，玉米株高、節(jié)間高度及全展葉葉片長度采用卷尺及軟尺測量，其測相機三腳架旋轉(zhuǎn)平臺幕布盆缽間隔30°標記水平旋轉(zhuǎn)圓盤30°30°間隔30°標記水平旋轉(zhuǎn)平臺30°標記花盆玉米葉片展開平面相機實際位置相機等效拍攝位置相機等效拍攝位置230cm
西北農(nóng)林科技大學碩士學位論文12量精度為1mm。采用艾沃斯數(shù)字溫濕度計和數(shù)字照度儀測量玉米生長溫度、濕度和光照，其精度分別為±1°C、±5%RH、±1Lux。2.1.2供試土壤及玉米生長環(huán)境盆栽試驗在西北農(nóng)林科技大學農(nóng)作一站玻璃溫室大棚進行。供試土壤為西北農(nóng)林科技大學農(nóng)作一站試驗田耕層土，其最大田間持水量為38.9%，基肥用量為每千克干土折合純N0.15g、P2O50.10g和K2O0.15g(梁繼華等2006)，混合前先將供試土壤過篩（4mm篩）去除作物根部、石塊以及粗砂。從玉米出土時開始每天16:00記錄本試驗的環(huán)境背景參數(shù)，如圖2-2所示�？諝鉁囟取穸群凸庹諒姸仍�2019年60d試驗內(nèi)的最大值為38.7℃、67.4%和22081Lux；最小值17℃、35.9%和3621Lux；平均值為31.74℃、48.32%和11654.03Lux。（a）空氣溫度及空氣濕度（b）光照強度圖2-2玻璃溫室大棚環(huán)境背景參數(shù)Fig.2-1Environmentalbackgroundparametersofglassgreenhouse
本文編號：3401275
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