植物根系图像监测分析系统硕士论文.pdf

摘要解、研究植物的生长发育状况以及防治病虫灾害均具有重要意义。但由于根系生长在地等采样方法,都有采样破坏性和工作量大等缺点,因而阻碍了根系研究的深入开展。本文是基于计算机视觉技术、机电一体化技术和计算机图像处理技术,研究开发了图像采集运动系统以及根系形态参数分析软件为主体构建而成,适于植物根系形态监测及其采集分析。实现了对根系大视场观测和形态参数的快速准确测量与分析,为研究植物根系提供一种全新、直观、高效、可靠的研究手段。本文对阆窕甓ā⑼枷窦何畸变校正、图像拼接、图像边缘检测等方面进行了细致深入的研究,提出了一种基于分形理论问扑愕母慕椒ā!T鋈菥卣笏惴ǎ靡悦植勾乘惴ㄍ枷癖咴等彼鸬机构的研究设计,电气控制系统的设计,照明系统以及图像采集传输系统的设计等;软件包括根系图像采集,根系图像处理和根系形态参数分析三部分组成。⒃擞檬滞枷翊砑际醵运杉母凳滞枷窠辛搜芯浚ǜ低枷窦负位校正、根系图像拼接、根系图像边缘检测及根系图像形态参数计算等方面。⑻岢隽嗽擞梅中卫砺厶崛≈参锔德掷5姆椒ǎ⒑痛车腟阕印算子进行比较,实验结果表明分形算法在根系图像边缘提取和噪声抗干扰能力方面优于其它本文是在哈尔滨市青年研究基金“植物根系图像监测分析系统的研究”课题资助关键词植物根系:形态参数;摄像机标定;图像畸变校正;图像拼接;分形理论根系是植物的重要组成部分,是植物生长发育、新陈代谢的主要营养器官。根系形态参数是反映根系生长状况的主要因素,通过定期测量和分析植物根系形态参数对于了下,准确取样、测定、观察存在一定困难,而目前现有的挖掘法,整段标本法、剖面法植物根系图像监测分析系统。系统以阆窕⑼枷癫杉ā⒓扑慊⑷杂啥雀缺陷进而提取植物根系轮廓,在后续的根系图像分析实验中取得了很好的效果。本论文的主要研究工作包括:⒅参锔低枷窦嗖夥治鱿低车难芯可杓啤S布ǎ篊摄像机三自由度精确定位算子。在问档募扑闵媳疚奶岢隽艘恢指慕脑鋈菥卣笏惴ǎ隽嗽鋈菥卣筇畈规则,实验证明该算法在根系图像边缘检测中的可行性。基于计算机视觉技术全自动/手动双功能植物根系全景图像采集处理分析系统难芯客黄屏斯谠谥参锔滴匏鹪谙呒嗖舛嘞钇烤薄T诟低枷裆取范围、操作的灵活性、自动化程度等方面均取得了突破。特别是首次将分形理论应用于植物根系图像轮廓提取。。为我国农林业相关领域的科研提供了一种全新的研究手段,为推进我国植物根系研究进行了一次有益的尝试。下研究完成的。
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髀课题研究背景和意义候变化研究的开展和区域尺度和全球尺度的土壤一植被一大气系统的能量和物质传输需要借助于模型模拟的手段,而植被群落的根系和分布正是这些大尺度模型中的必要参数。根系研究的重要内容。对根系形态基本参数及根构型参数的准确测定是根系形态分析的前提和关键。过去由于观测手段的缺乏,制约了对其研究的深入发展。近年来,由于光根系活体实时检测成为可能并逐步变为现实’。但是,在观测方法及观测精度等方面一维精确定位机构,透明管,图像采集系统,根系形态参数分析软件组成的光机电控一体化集成系统ㄓ布低澈腿砑低。根是植物适应陆上生活而逐渐形成的器官,它具有吸收、固着、输导、合成、储藏和繁殖等功能。根系~般是植物体生长在地面下的营养器官,土壤内的水和矿物质都是通过根进入植物的各个部分。它的顶端能最大限度向下生长,它的内部能生长出侧向的支根,形成庞大的根系,这样有利于植物体的固着、营养吸收,同时这也是促使植物体的地上部分能完善地生长,达到枝叶繁茂,花果累累的原因S纱丝杉恼I长对植物的健康生长起着关键作用,通过本课题的研究可以得到根系生长状况的关键数据,从而为研究出实现植物保持最佳生长状态的方法提供实验参数和手段。高新技术的应用是促进我国农、林业发展的关键。本课题适应时代之要求,充分利用计算机、数字图像处理技术、阆窦际跻约靶碌拇硭惴ㄊ迪侄灾参锷す讨根系的计算机监控。在借鉴国外技术的同时有了自己的创新,从而解决常规技术难以解决的问题,达到常规技术所达不到的优异性能。植物根系生长状况的监测系统是中国数根系图像以数字信号的形式存储在计算机的硬盘中,利用所编写的图像处理软件对其进长期以来,植物学家对植物地上部分器官的结构、功能及叶光系统的调控进行了大量的研究,取得了显著的进展。但由于研究方法和工作条件的原因,对植物地下根系的研究还远远落后于地上部分。随着科学技术的发展,根系研究方法也在不断改进和完善,对根系的研究也越来越深入。近年来,国外将根系的形态构造、生理特性、生态型及品种间的差异及环境因素等对根系的影响进行了深入的研