【摘要】：黃瓜是我國主要蔬菜作物之一,種植面積大,深受人們喜愛。對消費(fèi)者來說,黃瓜的外觀品質(zhì)直接影響人們的購買欲望;對科研工作者來說,黃瓜果葉的生物表型性狀關(guān)系到品種培育,需要培育瓜條直、瓜把短、無果瘤、抗白粉病等優(yōu)異性狀。然而,傳統(tǒng)果葉性狀測量大多依靠人工完成,費(fèi)時費(fèi)力,主觀誤差大,亟需一種高效率、高精度的解決方案。本文基于機(jī)器視覺,設(shè)計(jì)了黃瓜果葉圖像采集系統(tǒng),考慮不同表型性狀的特征表達(dá),分別對黃瓜外觀品質(zhì)分級、白粉病分級、果瘤識別等問題進(jìn)行研究。針對圖像處理中果葉性狀提取遇到的難題,基于機(jī)器學(xué)習(xí),提出了關(guān)于果實(shí)種子腔識別、白粉病病斑分割、果瘤識別等多個關(guān)鍵算法。最終開發(fā)了黃瓜果葉表型自動化測量分析平臺。具體而言,依照國標(biāo),提出了一種黃瓜外觀自動分級方法。該方法通過對黃瓜圖像濾波、去陰影、二值化等操作,提取完整黃瓜輪廓。在此基礎(chǔ)上,通過骨架化算法和插值擬合算法等,提取并測量黃瓜長度、橫徑、橫徑差、弓形高度、瓜把長等參數(shù)。在瓜把長提取研究中,通過特征分析選取了圖像的紋理與顏色特征,使用隨機(jī)森林算法解決了黃瓜種子腔分割難題。對黃瓜葉片白粉病分級問題進(jìn)行了研究,提出了白粉病病斑區(qū)域自動分割方法。首先對采集的白粉病圖像進(jìn)行分析,選取對比度較大的XYZ空間中的Z通道作為分類特征。結(jié)合圖像的特點(diǎn),采用模糊C均值聚類與超像素結(jié)合的方法,有效提取了病害區(qū)域。通過與其他三種方法對比,驗(yàn)證了該方法的優(yōu)越性。針對黃瓜果瘤密度測量問題,研究出一種黃瓜果瘤自動識別方法。該方法根據(jù)全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),依靠U-net結(jié)構(gòu),自動提取相關(guān)特征,完成模型訓(xùn)練與分類。最后通過與傳統(tǒng)的分割方法對比,證明了該方法分割結(jié)果的準(zhǔn)確性。基于圖像采集平臺,根據(jù)上文研究的算法,最終開發(fā)出黃瓜果葉表型自動化測量分析基礎(chǔ)平臺。在此基礎(chǔ)上,為了滿足便攜需求與推廣需要,開發(fā)了便攜式測量分析平臺。實(shí)驗(yàn)表明,本文方法具有高效率、高精度的特點(diǎn),可以為黃瓜新品種培育提供重要技術(shù)支撐。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S642.2;TP391.41;TP181
【圖文】：

論文結(jié)構(gòu)框圖

總體方案

圖 2-2 黃瓜果葉表型自動化測量分析基礎(chǔ)平臺主體結(jié)構(gòu) The structure of the basic version of automatic extraction platform for ph外形尺寸為 800mm×800mm×1400mm。其中，暗箱的形狀色亞克力板拼接成，開口的一面用吸光幕布遮住。光源采燈管固定在暗箱的四個邊上。在暗箱頂部的正中央布置了相

【參考文獻(xiàn)】

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2 潘映紅;;論植物表型組和植物表型組學(xué)的概念與范疇[J];作物學(xué)報(bào);2015年02期

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4 李侃;黃文雄;黃忠華;;基于支持向量機(jī)的多傳感器探測目標(biāo)分類方法[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2013年01期

5 韓殿元;黃心淵;付慧;;基于彩色通道相似性圖像分割方法的植物葉面積計(jì)算[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2012年06期

6 耿長興;張俊雄;曹崢勇;李偉;;基于色度和紋理的黃瓜霜霉病識別與特征提取[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2011年03期

7 田有文;李天來;張琳;王曉娟;;高光譜圖像技術(shù)診斷溫室黃瓜病害的方法[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2010年05期

8 朱嘉;李醒飛;徐穎欣;;攝像機(jī)的一種主動視覺標(biāo)定方法[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2010年05期

9 郝敏;麻碩士;郝小冬;;基于Zernike矩的馬鈴薯薯形檢測[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2010年02期

10 趙聰慧;張靜;王雙喜;;黃瓜霜霉病圖像預(yù)處理方法研究[J];農(nóng)機(jī)化研究;2010年01期

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1 黃成龍;多品種水稻數(shù)字化考種關(guān)鍵技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2014年

2 楊緒勤;黃瓜果瘤和果實(shí)無光澤性狀基因的定位與功能分析[D];上海交通大學(xué);2014年

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4 楊萬能;水稻產(chǎn)量相關(guān)性狀參數(shù)自動提取的數(shù)字化技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2011年

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2 許可;卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在圖像識別上的應(yīng)用的研究[D];浙江大學(xué);2012年

本文編號：2754398