果園害蟲種類及數(shù)量的監(jiān)測是果園害蟲綜合治理的基礎(chǔ),目前害蟲監(jiān)測方式主要是依靠人工現(xiàn)場調(diào)查與統(tǒng)計(jì)完成,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。論文研究了基于機(jī)器視覺的果園性誘害蟲在線識(shí)別與計(jì)數(shù)方法,探討了在線監(jiān)測設(shè)備與系統(tǒng)的樣機(jī)構(gòu)建,為推進(jìn)基于圖像的害蟲自動(dòng)識(shí)別與分類技術(shù)在實(shí)際果園害蟲監(jiān)測中的應(yīng)用提供技術(shù)支撐。重點(diǎn)開展了以下四方面工作： (1)提出了一種基于形狀因子和分割點(diǎn)定位的害蟲圖像分割方法。該方法通過設(shè)定形狀因子閡值定位粘連區(qū)域,然后對該區(qū)域進(jìn)行逐層輪廓跟蹤、剝離和局部分割點(diǎn)的確定,利用局部分割點(diǎn)搜索邊界輪廓的兩個(gè)分離點(diǎn),最后通過連接局部分割點(diǎn)與分離點(diǎn)進(jìn)行粘連害蟲分割。針對實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的桃蛀螟(Conogethes punctiferalis (Guerre))害蟲圖像,本文方法平均錯(cuò)誤率為7%,約為分水嶺分割方法的1/2,平均分割有效率為92.65%,比分水嶺算法提高了5.7%；在對田間梨小食心蟲(Grapholitha molesta (Busck))圖像分割中,本文方法平均錯(cuò)誤率為2.24%,平均分割有效率為97.8%,分別比分水嶺方法降低了4.29%和提高了3.95%。 (2)從形狀不變特征與形狀無關(guān)特征兩種思路出發(fā),分別研究了基于圖像Zernike矩和顏色紋理組合的果園靶標(biāo)害蟲特征提取方法。在害蟲圖像Zernike矩特征提取中,構(gòu)建了低階Zernike矩和高階Zernike矩兩個(gè)特征組合,用于驗(yàn)證圖像Zemike矩的階數(shù)對果園害蟲識(shí)別準(zhǔn)確率的影響；在基于顏色紋理特征提取中,構(gòu)建了RGB和HSV兩種顏色空間下6種特征組合。 (3)研究了基于多類支持向量機(jī)的果園害蟲圖像識(shí)別分類方法。通過利用網(wǎng)格搜索、遺傳算法和粒子群優(yōu)化算法三種方法對支持向量機(jī)分類器參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)得到：基于遺傳算法的參數(shù)尋優(yōu)結(jié)果表現(xiàn)最優(yōu)。在此基礎(chǔ)上,選擇基于DAG-SVM的方法構(gòu)建本文的多類SVM分類器,利用測試樣本,對兩類特征的測試識(shí)別結(jié)果對比表明：基于'db4'小波分解的HSV三通道紋理特征組合性能最優(yōu),不僅識(shí)別率達(dá)到了100%,而且時(shí)間成本最低。 (4)果園害蟲在線監(jiān)測設(shè)備構(gòu)建與算法驗(yàn)證。依據(jù)實(shí)際應(yīng)用場景及參數(shù)對害蟲監(jiān)測設(shè)備的硬件和軟件進(jìn)行初步設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。利用構(gòu)建的監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行了多組害蟲識(shí)別試驗(yàn),系統(tǒng)對單種非粘連、輕度粘連的害蟲具有較高的識(shí)別率,平均識(shí)別率在95%以上,而對重度粘連的害蟲,平均識(shí)別率為84.2%；在多種害蟲識(shí)別時(shí),分割方法的閡值需要根據(jù)害蟲體積差異大小進(jìn)行選擇,多種害蟲樣本混合識(shí)別試驗(yàn)的平均識(shí)別準(zhǔn)確率為87.67%。
【學(xué)位單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TP391.41;S436.6
【部分圖文】：

標(biāo)準(zhǔn)模板害蟲，其形態(tài)和特征都相對標(biāo)準(zhǔn)，利用形態(tài)等特征可以進(jìn)行分類與識(shí)別。但是實(shí)際誘捕的果園害蟲姿態(tài)各異，如圖1-1所示，翅膀存在不同程度的伸縮，形態(tài)特征己不是顯著與穩(wěn)定特征，增加了種內(nèi)害蟲之間的差異性。另一方面，現(xiàn)有的大部分識(shí)別研宄都是針對個(gè)體識(shí)別，即一中貞圖像中一般只存在單只害蟲，而實(shí)際誘捕過程中，同一楨圖像中將出現(xiàn)多只、多種害蟲現(xiàn)象，而且害蟲隨機(jī)落在集蟲板上，害蟲之間不可避免地存在粘連，如圖1-2所示，若分割不當(dāng)，后續(xù)的識(shí)別過程將失去意義，因此，對粘連害蟲的分割算法提出了更高的要求。因此，現(xiàn)有的害蟲識(shí)別研究成果與果園的害蟲識(shí)別與計(jì)數(shù)的實(shí)際應(yīng)用尚有很大距離�？傮w存在如下不足：.:?如―肩亡 ％“ ^ ‘圖1-1不同姿態(tài)的桃駐螺成蟲樣例V圖1-2集蟲板上桃姓頓害蟲粘連樣例(1)在害蟲試驗(yàn)樣本選取方面，在檢索到的大部分文獻(xiàn)中，害蟲樣本多選取標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)模板并且通過人工調(diào)整害蟲姿態(tài)使其放置良好

中貞圖像中一般只存在單只害蟲，而實(shí)際誘捕過程中，同一楨圖像中將出現(xiàn)多只、多種害蟲現(xiàn)象，而且害蟲隨機(jī)落在集蟲板上，害蟲之間不可避免地存在粘連，如圖1-2所示，若分割不當(dāng)，后續(xù)的識(shí)別過程將失去意義，因此，對粘連害蟲的分割算法提出了更高的要求。因此，現(xiàn)有的害蟲識(shí)別研究成果與果園的害蟲識(shí)別與計(jì)數(shù)的實(shí)際應(yīng)用尚有很大距離�？傮w存在如下不足：.:?如―肩亡 ％“ ^ ‘圖1-1不同姿態(tài)的桃駐螺成蟲樣例V圖1-2集蟲板上桃姓頓害蟲粘連樣例(1)在害蟲試驗(yàn)樣本選取方面，在檢索到的大部分文獻(xiàn)中，害蟲樣本多選取標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)模板并且通過人工調(diào)整害蟲姿態(tài)使其放置良好，釆集標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)下的正面圖像。但實(shí)際誘捕的果樹害蟲5

(2)鏡頭的選擇如圖2-1所示，根據(jù)鏡頭的成像原理示意圖，在選擇鏡頭時(shí)要考慮的參數(shù)包括：感光CCD尺寸、焦距、分辨率、工作距離和視野范圍等。對論文研究對象和場景分析，目標(biāo)害蟲己經(jīng)被致死為靜止?fàn)顟B(tài)，采用定焦鏡頭，工作距離約為30cm，視野范圍約為20cm X 25cm方形區(qū)域，CCD尺寸為5.3nim x7.2rnm,通過式2-1可以計(jì)算所選鏡頭的焦距確定為8mm,此時(shí)最大的視野范圍為：19.5cm x27cm。最終選用的鏡頭型號(hào)為Computar
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2871927