發(fā)布時(shí)間：2020-07-24 07:48

【摘要】：隨著農(nóng)業(yè)信息化的進(jìn)步,作物遠(yuǎn)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(xiàn)方式進(jìn)行信息通訊,而作物多生長(zhǎng)在較偏遠(yuǎn)的地方,難以實(shí)現(xiàn)有線(xiàn)通信,因此存在布線(xiàn)困難、適用范圍有限、成本較高等缺點(diǎn)。本文針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行研究,實(shí)現(xiàn)了一種采用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程獲取作物各生長(zhǎng)階段圖像的系統(tǒng),將相機(jī)運(yùn)動(dòng)控制、信息遠(yuǎn)程傳輸、圖像處理技術(shù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)多角度、多位置采集作物精細(xì)生長(zhǎng)圖像和農(nóng)田整體圖像。以圖片形式記錄作物的生長(zhǎng)過(guò)程,為作物生長(zhǎng)情況的進(jìn)一步研究提供相應(yīng)數(shù)據(jù),以便更好地管理作物生長(zhǎng)的各個(gè)階段。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)分析作物圖像遠(yuǎn)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(jiǎn)單的方案,完成采集作物細(xì)節(jié)和整體長(zhǎng)勢(shì)圖像的目標(biāo)。通過(guò)設(shè)計(jì)圖像采集設(shè)備在桁架上的運(yùn)動(dòng)方案來(lái)為獲取目標(biāo)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(lái),實(shí)現(xiàn)多類(lèi)型作物圖像的采集和管理。(2)作物圖像采集站點(diǎn)設(shè)計(jì)。站點(diǎn)采用4G網(wǎng)絡(luò)相機(jī)獲取作物圖像,桁架作為相機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),分別采用兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)相機(jī)在桁架的水平和垂直方向運(yùn)動(dòng),云臺(tái)實(shí)現(xiàn)相機(jī)的水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中,步進(jìn)電機(jī)控制模塊是站點(diǎn)設(shè)計(jì)中的研究重點(diǎn),選用STM32電路板、RS485接口、紅外傳感器等構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制與命令傳輸模塊,并針對(duì)不同客戶(hù)端對(duì)相機(jī)的運(yùn)動(dòng)需求,完成運(yùn)動(dòng)控制代碼的編寫(xiě)。(3)客戶(hù)端軟件的編寫(xiě)。采用C++語(yǔ)言編寫(xiě)軟件,將OpenCV庫(kù)、SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)、相機(jī)的SDK包、數(shù)字圖像處理技術(shù)等與相機(jī)運(yùn)動(dòng)模塊的控制命令相結(jié)合,編寫(xiě)兩種客戶(hù)端軟件,分別用于采集不同類(lèi)型的圖像。其中,專(zhuān)家端口通過(guò)遠(yuǎn)程控制相機(jī)在桁架上運(yùn)動(dòng),并結(jié)合圖像傳輸完成作物精細(xì)圖像的采集;數(shù)據(jù)中心先將相機(jī)在桁架水平方向的運(yùn)動(dòng)控制命令與圖像采集交互進(jìn)行,獲取一批有重疊部分的圖像,再采用基于SIFT特征點(diǎn)的圖像拼接算法完成圖像拼接,實(shí)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(duì)客戶(hù)端軟件的運(yùn)動(dòng)控制模塊與圖像采集模塊進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)在專(zhuān)家端口客戶(hù)端點(diǎn)擊操作按鈕遠(yuǎn)程控制相機(jī)運(yùn)動(dòng),點(diǎn)擊抓圖按鈕來(lái)采集圖像,測(cè)試其控制靈敏度。經(jīng)多次測(cè)試,發(fā)現(xiàn)控制模塊的延時(shí)不足1s,抓圖模塊的響應(yīng)時(shí)間為2-3s,均為系統(tǒng)可接受的時(shí)間范圍。通過(guò)在數(shù)據(jù)中心客戶(hù)端設(shè)定采集時(shí)間,測(cè)試客戶(hù)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)各功能均能較好實(shí)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(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：S126;TP391.41

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本文編號(hào)：2768537