發(fā)布時間：2020-05-19 14:38

【摘要】：玉米是世界上種植最廣泛的谷類作物之一,可作為食品、飼料以及工業(yè)原料的主要來源。機械化農(nóng)業(yè)的發(fā)展雖然大幅度提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率,但是也帶來了一系列環(huán)境保護方面的問題,對農(nóng)民的切身利益造成了嚴重威脅,因此發(fā)展精準農(nóng)業(yè)已成為機械化農(nóng)業(yè)的核心。其中通過作物信息采集進行作物生長的自動監(jiān)測對提高農(nóng)田的產(chǎn)量與田間自動管理技術(shù)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。相比于傳統(tǒng)的人工觀測,基于圖像處理的機器視覺和圖像分析技術(shù)在作物信息采集上具有信息收集量大、實時性高、計算準確等顯著優(yōu)點,特別是在節(jié)約勞動力,減少人工觀測時的主觀影響等方面有著巨大潛力。目前圖像處理技術(shù)在作物自動監(jiān)測上得到了廣泛的應(yīng)用,主要是通過圖像自動獲取、圖像處理和分析等技術(shù)提取待識別區(qū)域所包含的雜草、作物和土壤的形狀紋理特征、顏色特征、光譜特征等信息進行田間目標的自動識別,以及農(nóng)業(yè)生長期的實時判斷。實時監(jiān)測作物的生長可以幫助人們分析農(nóng)作物生長狀態(tài)和農(nóng)業(yè)氣象之間的關(guān)系,及時進行相應(yīng)的田間操作,提供有效的農(nóng)業(yè)幫助以增加農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量。本文將玉米的生長監(jiān)測研究分為三個部分,包括針對玉米生長初期的玉米與雜草自動識別,針對玉米穗期圖片中玉米穗的自動識別,以及針對玉米整體生長過程的生長期自動識別與預(yù)測,旨在結(jié)合機器視覺與模式識別技術(shù),研究出一種實時性好、準確性以及魯棒性高的玉米生長自動監(jiān)測算法。具體研究內(nèi)容如下:1.基于支持向量數(shù)據(jù)描述(SVDD)的田間玉米、雜草自動識別。本課題共采集了三年間玉米生長初期共44天396幅玉米田間圖片。使用像素的超綠特征進行閾值分割提取圖片綠色植被區(qū)域,計算各綠色區(qū)域的植被指數(shù)特征并使用PCA進行特征選擇,最終建立SVDD分類器實現(xiàn)玉米、雜草的自動識別。實驗結(jié)果表明:利用植被指數(shù)特征以及SVDD算法可以有效地識別田間圖片的玉米與雜草區(qū)域,三年的平均識別精度分別為90.19%、92.36%以及93.87%,同時識別結(jié)果不受玉米圖片拍攝年份的影響,具有很好的魯棒性,為實現(xiàn)田間玉米與雜草的自動識別提供了一個可能的技術(shù)途徑。2.基于顯著性檢驗的玉米穗自動識別。本課題以兩年間玉米處于穗期圖片作為研究對象,研究了一種由粗到精的自動檢測玉米穗?yún)^(qū)域的算法。在該算法中首先利用光飽和去除算法(LSR)去除圖片中由于強光照射引起的光飽和區(qū)域,繼而應(yīng)用Itti顯著性檢驗算法自動識別玉米穗的潛在區(qū)域,提取各個子區(qū)域的紋理特征建立分類器得到最終識別結(jié)果。同時與尺度不變特征變換(SIFT)和簡單線性迭代聚類(SLIC)的識別效果進行比較。實驗結(jié)果表明,利用LSR算法結(jié)合Itti顯著性檢驗算法可有效減少光飽和的影響,大幅提高玉米穗的識別精度,其中召回率、準確率與F1特征三項指標分別提高了3.06%,10.17%以及6.44%。相比于SIFT與SLIC兩種識別算法本算法的綜合指標F1特征分別提高了3.04%與1.45%,因此基于顯著性檢驗實現(xiàn)玉米穗的自動識別是可行的。3.基于多信息融合的玉米生長期預(yù)測。本課題提取了三年間玉米生長過程中的覆蓋度信息,農(nóng)田小氣候信息作為輸入特征,利用T-S模糊建模進行玉米生長期的預(yù)測。使用歷史覆蓋度信息,以5日為研究周期,提取5日間農(nóng)田小氣候數(shù)據(jù),建立T-S模糊辨識模型,預(yù)測未來第5日的覆蓋度信息。最后結(jié)合覆蓋度預(yù)測數(shù)據(jù)與累積氣候數(shù)據(jù)實現(xiàn)玉米生長期預(yù)測。實驗結(jié)果表明:T-S模糊建�？捎行У啬M玉米生長過程中覆蓋度變化的規(guī)律,同時結(jié)合農(nóng)田小氣候信息提高了預(yù)測精度,3年的生長期預(yù)測精度分別為98.78%、94.51%以及96.20%。為實現(xiàn)玉米生長期預(yù)測提供了一個可能的技術(shù)途徑。
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S513;TP391.41

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 于候東;;關(guān)于玉米科學(xué)施肥助高產(chǎn)的指導(dǎo)建議[J];農(nóng)民致富之友;2017年23期

2 孟凡紅;;玉米栽培新技術(shù)及病蟲害防治分析[J];新農(nóng)業(yè);2018年15期

3 魏萍;周曉萍;;河南省2018年三季度玉米市場分析及展望[J];河南農(nóng)業(yè);2018年31期

4 劉冰;胡韜綱;;農(nóng)戶玉米穗儲糧倉的設(shè)計研究[J];現(xiàn)代食品;2016年22期

5 焦念元;李亞輝;李法鵬;胡浩博;穆耀東;張煜帛;張岳;;間作玉米穗位葉的光合和熒光特性[J];植物生理學(xué)報;2015年07期

6 ;玉米的橫截面顆粒數(shù)是偶數(shù)[J];課堂內(nèi)外(小學(xué)智慧數(shù)學(xué));2017年Z1期

7 黃建國;;教育詩[J];文學(xué)少年(中學(xué));2017年03期

8 栗子君;;玉米文化與“玉米人”[J];學(xué)苑創(chuàng)造(7-9年級閱讀);2017年Z2期

9 沈小玲;;農(nóng)場里沒有秘密（英文）[J];英語畫刊(高級版);2017年14期

10 慶小霞;;玉米[J];牡丹;2017年19期

相關(guān)會議論文 前10條

1 何秀靜;黃洪;黃麗;李輝;潘超;聶術(shù)君;張志明;;玉米穗粒腐病抗病基因的挖掘及功能鑒定[A];第一屆全國玉米生物學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文匯編[C];2015年

2 席靖豪;林煥潔;趙清爽;袁虹霞;李洪連;;黃淮部分地區(qū)玉米穗粒腐病致病鐮孢菌種類研究[A];中國植物病理學(xué)會2017年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2017年

3 趙清爽;席靖豪;袁虹霞;李洪連;;不同殺菌劑對兩種玉米穗粒腐病菌的室內(nèi)毒力測定[A];中國植物病理學(xué)會2017年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2017年

4 王媛媛;田北京;高雅;聶言順;黃收兵;王璞;;花期不同程度高溫對玉米受精結(jié)實的影響[A];第十五屆全國玉米栽培學(xué)術(shù)研討會會議論文集[C];2017年

5 葛選良;錢春榮;宮秀杰;李梁;于洋;郝玉波;姜宇博;;松嫩平原中南部不同種植模式玉米生長發(fā)育特性及產(chǎn)量性能的研究[A];中國農(nóng)學(xué)會耕作制度分會2018年度學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2018年

6 蘇秀俠;于秀芳;祁宏偉;;糖化玉米穗芯對肉牛增重效果的研究[A];第三屆全國飼料營養(yǎng)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];1998年

7 王永康;周韜;王保順;顧德華;;降低奶牛飼料成本的有效途徑——玉米秸稈加工調(diào)制和飼喂[A];第六屆中國奶業(yè)大會論文集[C];2015年

8 周子鍵;李曉鵬;吳亞濱;王仕偉;高景陽;馬金亮;黃榮榮;張學(xué)才;陳甲法;丁俊強;夏宗良;吳建宇;;連鎖分析結(jié)合關(guān)聯(lián)分析挖掘玉米穗長主效QTL[A];第一屆全國玉米生物學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文匯編[C];2015年

9 徐瑩瑩;劉玉濤;高盼;王宇先;楊慧瑩;王俊河;樊景勝;王淑榮;武琳琳;;吐絲期干旱脅迫對玉米生長及產(chǎn)量的影響[A];第十五屆全國玉米栽培學(xué)術(shù)研討會會議論文集[C];2017年

10 曹玉軍;呂艷杰;魏雯雯;姚凡云;吳楊;劉志銘;王永軍;;減源對不同密度玉米產(chǎn)量、干物質(zhì)積累及光合性能的影響[A];第十五屆全國玉米栽培學(xué)術(shù)研討會會議論文集[C];2017年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 本報記者 葛密艷;打好玉米二點委夜蛾防控攻堅戰(zhàn) 科學(xué)實施玉米“一噴多效”技術(shù)[N];河北科技報;2016年

2 本報記者 鄭涵予;不讓種玉米，農(nóng)民該咋辦？[N];農(nóng)資導(dǎo)報;2018年

3 余宏章;要想玉米不“摔倒”，培管措施要跟上[N];湖南科技報;2018年

4 張世煌;玉米霉變大數(shù)據(jù)指明育種新方向[N];農(nóng)資導(dǎo)報;2017年

5 本報特約分析師 湯薇;玉米環(huán)節(jié)庫存升 市場看漲熱度降[N];糧油市場報;2017年

6 蔡一揚;玉米對幾種常見肥料的反應(yīng)表現(xiàn)[N];河南科技報;2017年

7 ;玉米對不同肥料的表現(xiàn)[N];陜西科技報;2017年

8 記者 李卡 通訊員 宋崇信 張玉泉;抓好玉米田間管理 注意防治病蟲害[N];保定日報;2017年

9 竇敏虎;創(chuàng)建“農(nóng)業(yè)硅谷”[N];國際商報;2017年

10 本報記者 崔維利 袁松年 王秀;擦亮公主嶺“玉米之鄉(xiāng)”金招牌[N];吉林日報;2017年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前9條

1 杜艷芳;KRN4順式調(diào)控UB3影響玉米穗行數(shù)的分子機理[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2018年

2 張宗玲;新型玉米穗莖聯(lián)合收獲機割臺的研制[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2018年

3 關(guān)東明;玉米穗庫發(fā)育同步性及其調(diào)控機理[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2000年

4 霍冬敖;玉米穗粒數(shù)相關(guān)性狀QTL定位與候選基因關(guān)聯(lián)分析[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

5 袁廣勝;玉米抗穗粒腐病差異表達基因的分離及其功能分析[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

6 王帥;長期不同施肥對玉米葉片光合作用及光系統(tǒng)功能的影響[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

7 趙鵬;玉米穗下節(jié)間長雜種優(yōu)勢的組學(xué)分析[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

8 張智猛;氮水互作對不同類型玉米產(chǎn)量品質(zhì)形成生理特性的影響[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2002年

9 馮丹;玉米和水稻葉片光合特征及其定量蛋白質(zhì)組學(xué)分析[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉利;基于新型摘穗方法的玉米秸稈物理力學(xué)特性的研究[D];吉林大學(xué);2016年

2 鄭陽;基于圖像處理的田間玉米生長監(jiān)測研究[D];江南大學(xué);2018年

3 喻俊杰;玉米花序發(fā)育相關(guān)基因TD1與FEA2的序列變異及其與產(chǎn)量相關(guān)性狀的關(guān)聯(lián)分析[D];揚州大學(xué);2018年

4 崔敏;玉米穗上葉片數(shù)QTL定位及其育種利用評價[D];揚州大學(xué);2018年

5 戚秀山;利用重組自交系群體定位玉米主要株型性狀的QTL[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

6 宋偉;玉米穗粗的數(shù)量遺傳分析[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

7 張芳;玉米穗殼化學(xué)脫膠工藝及纖維性能研究[D];青島大學(xué);2006年

8 李晶晶;基于近等基因系的玉米穗粒腐病抗性遺傳研究[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

9 譚登峰;玉米穗粒腐病抗性遺傳分析[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

10 任亞梅;鮮食玉米穗成熟特性及速凍工藝研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2002年

，

本文編號：2671040