玉米營養(yǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、計算機信息技術(shù)的飛速發(fā)展帶動著信息化技術(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)對大田環(huán)境下生長的農(nóng)作物進行快速有效的營養(yǎng)狀況估測是農(nóng)業(yè)信息化進程中的一個重要課題。目前通過圖像處理技術(shù)對作物營養(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，而且大都是在實驗室特定環(huán)境下的研究，對大田玉米營養(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)，為及時對大田環(huán)境下的玉米植株的營養(yǎng)狀況進行監(jiān)測，設(shè)計了3個玉米品種4個氮素水平的

2、田間試驗處理，采集了相應(yīng)處理的玉米葉片圖像，分析了對應(yīng)葉片的SPAD值和葉片全氮含量數(shù)據(jù)，通過對試驗圖像的去噪、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率測試的前提下，利用Java Web相關(guān)技術(shù)設(shè)計并實現(xiàn)了玉米營養(yǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對大田實時拍攝的玉米葉片圖像進行營養(yǎng)狀

3、況估測并且給出相對應(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最大類間方差法對大田玉米的葉片圖像進行無監(jiān)督分割。對分割后的圖像進行形態(tài)學(xué)開操作處理，實現(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，目標識別困難的問題，具有較高的通用性與實際應(yīng)用價值。
　　2.通過對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，達到了通過葉片顏色特征對玉米營養(yǎng)狀況進行估測的效果。經(jīng)檢驗，該模型對于大田環(huán)境下生長的玉米葉片的營養(yǎng)狀況的估測準確率達到了91.25％，達到了顯著性水平，完全可以投入應(yīng)用。該模型的建立為實時無損估測大田玉米氮素營養(yǎng)狀況奠定