目录
摘要 ...................................................................................................................................................I Abstract............................................................................................................................................ i i 目录 ................................................................................................................................................. i v 第一章绪论 (1)
1.1研究目的及意义 (1)
1.2国内外研究现状 (1)
1.2.1绿色植物冠层覆盖率的研究现状 (1)
1.2.2作物株高的测量研究现状 (3)
1.2.3无线传输的研究现状 (4)
1.3论文的主要研究内容 (5)
第二章绿色作物冠层覆盖率的自动提取 (7)
2.1概述 (7)
2.2作物目标与背景的分割 (8)
2.2.1超绿色算法的分割 (9)
2.2.2超绿-超红算法的分割 (11)
2.2.3标准差分指标算法的分割 (12)
2.2.4改进的超绿算法的分割 (13)
2.2.5冠层提取的进一步分割 (14)
2.2.6实验结果分析 (16)
2.3在光照下作物目标与背景的分割 (19)
2.3.1光照强度影响的去除 (19)
2.3.2实验结果分析 (20)
2.4作物目标与背景分割后的去噪处理 (23)
2.4.1微小杂物的去噪处理 (23)
2.4.2实验结果分析 (24)
2.5绿色作物冠层覆盖率的自动分析 (24)
2.6实验结果分析 (25)
2.7本章小结 (26)
第三章绿色作物株高的自动测量 (27)
3.1概述 (27)
3.2基于两点识别的自动标定与株高测量 (28)
3.2.1株高最低点的自动获取与株高计算 (28)
3.2.2实验结果分析 (31)
3.3基于四点识别的自动标定与株高测量 (33)
3.3.1四点标定的透视变换 (33)
3.3.2四点标定自动获取株高实验 (37)
3.3.3实验结果分析 (37)
3.4基于多段标杆识别的自动标定与株高测量 (38)
3.4.1多段标杆各段尺寸的自动识别 (38)
3.4.2多段标杆分别对应的株高测量 (39)
3.5实验结果分析 (41)
3.6本章小结 (41)
第四章绿色作物冠层覆盖率和株高测量的远程自动监测系统实现 (43)
4.1概述 (43)
4.2无线摄像机的供电设计 (43)
4.3远程开关无线摄像机方案及数据传输 (44)
4.4作物冠层、株高图像采集的硬件搭建 (47)
4.5无线摄像机双位监测点的位置安排 (49)
4.5.1南向布置方案的优缺点 (49)
4.5.2北向布置方案的优缺点 (49)
4.6服务器端的远程自动监测系统设计 (50)
4.7作物冠层、株高远程自动监测界面与效果测评 (52)
4.8本章小结 (53)
第五章总结与展望 (55)
5.1全文总结 (55)
5.2工作展望 (56)
参考文献 (57)
致谢 (62)
攻读学位期间的研究成果 (63)
第一章绪论
1.1研究目的及意义
对作物进行管理是保证产量品质的关键之一，作物冠层叶片的一些特征性质常常用在作物栽培、遗传育种、生理生化等方面做研究，在田间管理、产量品质估计等方面富有重要价值。农作物冠层叶片是作物管理的重要参数，也是作为蒸腾作用、光合作用的主要器官，自动监测其变化有利于能够即时掌握并且分析农作物的生长状态。
株高作为作物品种的关键农艺特征之一，能够对作物种类的丰产潜力和抗倒性有非常直接的影响。作物生长势态指的是作物的生长情况与其生长趋势，它用来描述作物生长势态的特征指数分成三个方向，分别是综合指数、个体特征指数和群体特征指数。其中，综合特征参数是指冠层覆盖率[1]，群体特征参数包括种植密度、株距、行距等，而个体特征参数包括叶片的形状、数量、颜色等，茎粗、及重要的株高[2]等。
因户外进行网络传输的布线非常不便利，采用WIFI无线传输系统来构建基于图像识别的远程无线监控平台，设置定点来监控作物冠层部位，通过研究其冠层叶面积和株高随时间动态变化的关系，并评价自动识别分析的效果和效率。
农业在生产的过程中，通过对作物的生长势态作监控测量，能够及时并准确地获悉生长信息，可以作为作物田间的管理策略提供相关依据，易于田间管理者采用合适的方法保证作物的健康生长，对其最终的高稳产赋予非常重要的意义[3]。
1.2国内外研究现状
1.2.1绿色植物冠层覆盖率的研究现状
冠层覆盖率的最早提出来自于作物学，在20世纪40年代中期,英国农业生态学家Watson最早把冠层覆盖率的含义定义成在单位土地面积上，单面植物进行光合作用面积的总和[4]。因为在对其含义的理解和使用上存在着很大差异，冠层覆盖率产生出许多不一样的意义，比如单位面积上植物叶片的垂直投影面积的总和，植物叶片的总面积与土地面积的比值等。Chen、Gower等人[5]还提出：冠层