玉米營養(yǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的飛速發(fā)展帶動(dòng)著信息化技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的發(fā)展和應(yīng)用，利用數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)大田環(huán)境下生長的農(nóng)作物進(jìn)行快速有效的營養(yǎng)狀況估測是農(nóng)業(yè)信息化進(jìn)程中的一個(gè)重要課題。目前通過圖像處理技術(shù)對(duì)作物營養(yǎng)狀況的監(jiān)測的研究大都集中在棉花、小麥、水果、蔬菜等領(lǐng)域，而且大都是在實(shí)驗(yàn)室特定環(huán)境下的研究，對(duì)大田玉米營養(yǎng)狀況監(jiān)測方面的研究較少。本文以數(shù)字圖像處理技術(shù)為基礎(chǔ)，為及時(shí)對(duì)大田環(huán)境下的玉米植株的營養(yǎng)狀況進(jìn)行監(jiān)測，設(shè)計(jì)了3個(gè)玉米品種4個(gè)氮素水平的

2、田間試驗(yàn)處理，采集了相應(yīng)處理的玉米葉片圖像，分析了對(duì)應(yīng)葉片的SPAD值和葉片全氮含量數(shù)據(jù)，通過對(duì)試驗(yàn)圖像的去噪、分割和形態(tài)學(xué)處理，獲取處理后的玉米葉片顏色信息，并與試驗(yàn)獲取的葉片營養(yǎng)數(shù)據(jù)相結(jié)合，分析并選取相關(guān)性最好的顏色特征算法，基于此算法與作物氮含量的相關(guān)性建立了玉米營養(yǎng)狀況估測模型。在相關(guān)模型建立完成并且通過精準(zhǔn)率測試的前提下，利用Java Web相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了玉米營養(yǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對(duì)大田實(shí)時(shí)拍攝的玉米葉片圖像進(jìn)行營養(yǎng)狀

3、況估測并且給出相對(duì)應(yīng)的追肥管理手段。
　　本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　1.以現(xiàn)有數(shù)字圖像處理技術(shù)為基礎(chǔ)，采用Lab彩色模型，利用Otsu最大類間方差法對(duì)大田玉米的葉片圖像進(jìn)行無監(jiān)督分割。對(duì)分割后的圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)開操作處理，實(shí)現(xiàn)分割圖像的噪聲去除和其與背景環(huán)境的分離。該處理方法解決了一直以來大田環(huán)境下的作物圖像分割精度不高，目標(biāo)識(shí)別困難的問題，具有較高的通用性與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　2.通過對(duì)分割后圖像的處理和顏色

4、通道的轉(zhuǎn)換，提取葉片顏色的歸一化HSV特征參數(shù)，并計(jì)算與玉米葉片營養(yǎng)狀況相關(guān)性最好的H/(H+S)顏色特征，基于此建立了顏色特征與玉米營養(yǎng)狀況之間的估測模型。該模型通過顏色特征和SPAD值、葉片全氮含量之間的關(guān)系分析，達(dá)到了通過葉片顏色特征對(duì)玉米營養(yǎng)狀況進(jìn)行估測的效果。經(jīng)檢驗(yàn)，該模型對(duì)于大田環(huán)境下生長的玉米葉片的營養(yǎng)狀況的估測準(zhǔn)確率達(dá)到了91.25％，達(dá)到了顯著性水平，完全可以投入應(yīng)用。該模型的建立為實(shí)時(shí)無損估測大田玉米氮素營養(yǎng)狀況奠定