基于計(jì)算機(jī)圖像處理檢測(cè)溫室黃瓜幼苗土壤水份含量的技術(shù)研究.pdf

1、本研究選擇溫室黃瓜作為研究對(duì)象，在自然光條件下進(jìn)行試驗(yàn)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，對(duì)黃瓜的葉片圖像特征進(jìn)行提取，分析黃瓜植株的生長(zhǎng)信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤水份含量的檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果可作為精準(zhǔn)灌溉的參考，為后期的灌溉提供科學(xué)的依據(jù)。 基于以上目的，主要進(jìn)行了以下研究工作： (1)按照常規(guī)方法對(duì)植株的生長(zhǎng)進(jìn)行管理，試驗(yàn)中土壤水份含量設(shè)計(jì)5個(gè)處理水平：90％、80％、70％、60％和50％，澆水量按照土壤水份含量各處理水平的±5％控制

2、。使用數(shù)碼相機(jī)統(tǒng)一采集自植株頂部下數(shù)第3片功能葉的圖像。 (2)對(duì)葉片圖像進(jìn)行直方圖修正、平滑和銳化等預(yù)處理，再分割出葉片和背景。提出了一種適合于自然光條件下分割葉片和復(fù)雜背景的方法，采用過(guò)綠分割法對(duì)圖像進(jìn)行分割，并運(yùn)用自動(dòng)選擇分類閾值的最大方差比法確定分割閾值T，該方法能很好的將葉片和背景進(jìn)行分割。 (3)運(yùn)用圖像處理技術(shù)，提取出葉片圖像各顏色特征值。通過(guò)分析土壤水份含量與各顏色特征的線性相關(guān)關(guān)系得出，土壤水份含量分別

3、與顏色特征r、H之間均呈高度相關(guān)性，并且達(dá)到了顯著性檢驗(yàn)水平(p=0.05)，同時(shí)，它們的值域變化區(qū)間和土壤水份含量水平之間存在有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。選用顏色特征參數(shù)r分量和H分量作為檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)指標(biāo)，對(duì)土壤水份含量進(jìn)行檢測(cè)是可行的。 (4)在檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)指標(biāo)和土壤水份含量之間建立三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，采用自適應(yīng)學(xué)習(xí)速率梯度下降反向傳播算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)對(duì)訓(xùn)練樣本的正確識(shí)別率為100％，對(duì)測(cè)試樣本，處理水平50％至90