隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展,水培蔬菜逐漸成為綠色生活的一部分。目前對于水培黃瓜病害的識別,仍然停留在結(jié)合已有經(jīng)驗的人工目測和對比的階段,這種方法客觀性差、效率低,且大部分種植者并不一定具備種植經(jīng)驗,無法準確、及時識別病害并做出相應(yīng)救治措施。目前基于圖像處理的黃瓜葉片病斑識別系統(tǒng)主要為實驗室研究,在復(fù)雜環(huán)境下適用性差,病斑特征參數(shù)組合選取困難,識別率無法保證。本文針對陽臺蔬菜機種植水培黃瓜設(shè)計了一種葉片病斑識別系統(tǒng),利用圖像處理技術(shù)對復(fù)雜背景下采集的黃瓜葉片病斑圖像進行預(yù)處理,優(yōu)化特征參數(shù)組合,提高病斑識別正確率。參考病斑識別結(jié)果及病害程度,在傳統(tǒng)營養(yǎng)液濃度基礎(chǔ)上控制營養(yǎng)液濃度,增強黃瓜的自然抗性來抵御病害侵襲。本文主要工作將從以下4個方面進行:(1)系統(tǒng)總體方案設(shè)計。系統(tǒng)總體方案設(shè)計包括病斑識別模塊方案設(shè)計、營養(yǎng)液濃度控制模塊方案設(shè)計和用戶管理平臺搭建。針對家庭種植水培黃瓜,設(shè)計圖像采集方案采集病害黃瓜葉片圖像,并根據(jù)圖像特點設(shè)計病斑識別方案;結(jié)合陽臺蔬菜機架構(gòu),明確傳感器和執(zhí)行器型號;參考圖像識別結(jié)果設(shè)計營養(yǎng)液濃度控制方案;同時搭建用戶管理平臺方便用戶操作、管理。(2)基于靈敏度優(yōu)化特征組合的黃瓜葉片病斑圖像識別算法設(shè)計與仿真。以黃瓜炭疽病和白粉病為研究對象,首先通過噪聲分析利用自適應(yīng)閾值小波去除光線不足帶來的高斯白噪聲;利用超綠特征通過Otsu自閾值分割法結(jié)合形態(tài)學(xué)操作完成復(fù)雜背景與病葉分割,并通過顏色閾值去除綠色葉片,得到用于識別的病斑圖像。其次提取病斑形狀特征、顏色特征和紋理特征共48個原始特征參數(shù);針對特征參數(shù)組合選取工作量大、無法保證分類正確率的問題,采用GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)定義病斑特征靈敏度函數(shù)優(yōu)化特征參數(shù)組合,提高搜索效率、降低組合特征維度,得到8維最優(yōu)特征參數(shù)組合;考慮病斑識別多為小樣本分類,最終采用SVM分類器對病斑圖像進行分類識別。在MATLAB 2016b的平臺上驗證算法可行性,結(jié)果表明:優(yōu)化后的特征參數(shù)組合分類正確率優(yōu)于原始特征參數(shù)組合。并基于OpenCV采用C++語言實現(xiàn)黃瓜葉片病斑識別算法。(3)基于圖像識別結(jié)果的營養(yǎng)液濃度控制系統(tǒng)設(shè)計與仿真。分析營養(yǎng)液濃度與檢測值EC和PH值關(guān)系;參考病斑識別結(jié)果,采用模糊推理系統(tǒng)求解當前病害狀況下水培黃瓜營養(yǎng)液EC、PH值的改變量,與該種植天數(shù)內(nèi)傳統(tǒng)水培黃瓜營養(yǎng)液濃度設(shè)定值之和作為適宜當前病害黃瓜的EC、PH值,通過PI控制完成營養(yǎng)液濃度智能控制。建立仿真模型,并通過實驗驗證營養(yǎng)液濃度控制方案可行性。(4)用戶管理平臺搭建。設(shè)計人機交互界面,進行用戶信息和水培黃瓜種植信息管理,以及病斑識別結(jié)果和營養(yǎng)液濃度的監(jiān)測;開發(fā)數(shù)據(jù)庫,對用戶信息、水培黃瓜病斑信息、識別結(jié)果和營養(yǎng)液濃度信息進行存儲,追溯黃瓜生命周期。實驗和仿真結(jié)果表明,本文所設(shè)計的病斑識別系統(tǒng)能夠?qū)?fù)雜背景下采集的黃瓜葉片病斑圖像分割出來,對黃瓜炭疽病和白粉病綜合分類正確率達到96%,相比于特征參數(shù)組合未優(yōu)化前提高了4%;參考圖像識別結(jié)果微調(diào)病害黃瓜營養(yǎng)液濃度,實驗結(jié)果表明系統(tǒng)運行穩(wěn)定,對黃瓜病害狀況有抑制或緩解作用。本系統(tǒng)也可以應(yīng)用于其它農(nóng)作物的病害識別,為復(fù)雜環(huán)境下的植物病害識別提供了參考,同時為大規(guī)模農(nóng)作物的病害識別提供技術(shù)支持,對作物病害自動化診斷的實現(xiàn)有推動作用。
【學(xué)位單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP391.41;S436.421.1
【部分圖文】：

陜西科技大學(xué)碩士學(xué)位論文科學(xué)種植的同時，增加用戶種植體驗感與成就感，達到寓教娛樂的目的。2.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計本文以家庭陽臺種植水培黃瓜為研究對象，在某農(nóng)業(yè)公司委托所開發(fā)的梯架式陽臺蔬菜機基礎(chǔ)架構(gòu)上開發(fā)了一款水培黃瓜葉片病斑識別系統(tǒng)。陽臺蔬菜機實物圖如圖 2所示，整個架構(gòu)主要由水培槽、上下水管、營養(yǎng)液混合槽、控制部分、傳感器以及電源等構(gòu)成。疏菜機支架主要基于上下水管，由 PVC-U 管組合而成，水平管道直徑為 8 cm分為 4 層，梯架高度為 1 m，每層的管道長度為 0.9 m，每層管道可以種植 9 株蔬菜，每株蔬菜間距為 8 cm，整體蔬菜機占地面積為 0.5 cm3，用戶可按照家庭實際情況進行定制與裁剪。

圖 2-2 系統(tǒng)總體方案示意圖Fig. 2-2 Schematic diagram of system overall scheme頭采集水培黃瓜葉片圖像，并將圖像發(fā)送給微控器，通過圖像處理技斑圖像，提取病斑參數(shù)，選取分類能力強的特征參數(shù)組合，設(shè)計分類斑識別，構(gòu)成病斑識別模塊；參考圖像處理結(jié)果，分析得到適宜當前濃度設(shè)定值，與 EC、PH 傳感器測量反饋的參數(shù)比較，調(diào)節(jié)營養(yǎng)液濃模塊；同時搭建用戶管理平臺，在 HIM 觸摸屏上通過人機交互界面查數(shù)及識別結(jié)果、營養(yǎng)液濃度等信息，并將數(shù)據(jù)信息存入數(shù)據(jù)庫，記錄溯水培黃瓜生命周期。硬件電路設(shè)計框圖如圖 2-3 所示。

圖 2-2 系統(tǒng)總體方案示意圖Fig. 2-2 Schematic diagram of system overall scheme頭采集水培黃瓜葉片圖像，并將圖像發(fā)送給微控器，通過圖像處理技術(shù)分割斑圖像，提取病斑參數(shù)，選取分類能力強的特征參數(shù)組合，設(shè)計分類器進行斑識別，構(gòu)成病斑識別模塊；參考圖像處理結(jié)果，分析得到適宜當前病害黃濃度設(shè)定值，與 EC、PH 傳感器測量反饋的參數(shù)比較，調(diào)節(jié)營養(yǎng)液濃度，實模塊；同時搭建用戶管理平臺，在 HIM 觸摸屏上通過人機交互界面查詢?nèi)~片數(shù)及識別結(jié)果、營養(yǎng)液濃度等信息，并將數(shù)據(jù)信息存入數(shù)據(jù)庫，記錄病斑變溯水培黃瓜生命周期。硬件電路設(shè)計框圖如圖 2-3 所示。
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 崔海;郭文忠;;不同生育期黃瓜葉片濕度變化特征及其影響因子[J];北方園藝;2017年07期

2 張曼義;楊再強;侯夢媛;;水分脅迫下黃瓜葉片光響應(yīng)過程的模擬[J];中國農(nóng)業(yè)氣象;2017年10期

3 姜福成;原永志;;調(diào)整黃瓜葉片促增產(chǎn)[J];農(nóng)民致富之友;2010年07期

4 王斌章;黃瓜葉片長相有玄機[J];蔬菜;2004年01期

5 張曉龍;張申;楊小強;;外源苯丙烯酸對黃瓜葉片弱光脅迫下抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)系統(tǒng)的影響[J];牡丹江師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2017年03期

6 周福才;任佳;陳學(xué)好;楊愛民;胡其靖;張建軍;何菁;;瓜蚜取食對黃瓜葉片中抗生物質(zhì)的影響[J];揚州大學(xué)學(xué)報(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版);2014年04期

7 馮寶芹;;黃瓜葉片變硬老化的原因[J];蔬菜;2007年09期

8 王俊花;宋敏麗;邵林生;王瑞鋼;程永鋼;閆建賓;;磁化水對黃瓜葉片氮磷鉀鈣鎂含量的影響[J];中國農(nóng)學(xué)通報;2006年06期

9 崔海;郭文忠;;不同天氣下黃瓜葉片濕度變化特征及其影響因子[J];北方園藝;2017年04期

10 李海云,王秀峰,魏珉,崔秀敏,劉玉超;含氯化肥對黃瓜葉片激素含量及葉綠體超微結(jié)構(gòu)的影響[J];園藝學(xué)報;2003年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前8條

1 胡文海;果菜類蔬菜交替呼吸的溫度響應(yīng)變化及其與抗性的關(guān)系[D];浙江大學(xué);2007年

2 張鵬;黃瓜葉片衰老過程中內(nèi)肽酶變化及其生化特性的研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

3 李青林;基于微觀力學(xué)的黃瓜葉片形態(tài)變化模型研究[D];江蘇大學(xué);2013年

4 張子山;低溫弱光脅迫下黃瓜葉片光系統(tǒng)Ⅰ與光系統(tǒng)Ⅱ的相互作用[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

5 陸軍;噴霧藥液在靶標植株上的沉積與潤濕研究[D];江蘇大學(xué);2010年

6 李海云;設(shè)施土壤陰離子種類對黃瓜生育障害機理的研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2002年

7 楊東升;三種難溶性殺蟲劑的納米載藥系統(tǒng)構(gòu)建、表征及藥效功能評價[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2017年

8 高俊杰;低溫脅迫和鹽脅迫下嫁接黃瓜（Cucumis sativus L.）抗氧化的分子機制[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 趙潔;基于圖像處理的水培黃瓜葉片病斑識別系統(tǒng)設(shè)計[D];陜西科技大學(xué);2019年

2 衛(wèi)婷婷;設(shè)施黃瓜葉片病害檢測儀設(shè)計[D];寧夏大學(xué);2018年

3 李圓圓;伴生小麥對黃瓜葉片糖氮代謝及差異蛋白表達的影響[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2018年

4 賀威威;日光溫室黃瓜葉片結(jié)露模擬及通風(fēng)調(diào)控[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2018年

5 崔青青;CO_2加富和干旱脅迫下黃瓜葉片葉綠體蛋白質(zhì)組學(xué)分析[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

6 高春琦;伴生小麥延緩黃瓜葉片衰老的生理及分子機理[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

7 張雪;氮脅迫對黃瓜葉片抗壞血酸代謝途徑中關(guān)鍵基因的表達研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2016年

8 許培磊;低溫對不同基因型黃瓜葉片抗氧化酶與蛋白質(zhì)組的影響[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

9 孟祥龍;黃瓜葉片線粒體交替氧化酶途徑在不同光溫條件下介導(dǎo)的光破壞防御作用[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

10 張迪;棒孢葉斑病菌脅迫下黃瓜葉片差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

本文編號：2857698