植物根系圖像的邊緣檢測方法的研究與實現(xiàn).pdf

1、植物根系圖像的邊緣檢測方法的研究與實現(xiàn)重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（專業(yè)學(xué)位）學(xué)生姓名：鄧蕊指導(dǎo)教師：石銳副教授學(xué)位類別：工程碩士（計算機技術(shù)領(lǐng)域）重慶大學(xué)計算機學(xué)院二O一五年三月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要根系是植物的重要器官之一。植物根系生長在土壤中，它的主要功能是獲取土壤中的養(yǎng)分和水分，然后疏導(dǎo)給生長在地表以上的部分。因此，在植物生長的過程中，根系占居重要的地位。另外，根系能夠?qū)ν寥拉h(huán)境做出最快的反應(yīng)，其生長狀況不僅會受到土壤特性的

2、影響，而且還間接受到大氣環(huán)境的影響。由此而知，在林業(yè)、農(nóng)業(yè)及生態(tài)方面，對植物根系進(jìn)行深入的研究，其意義重大。本文課題的來源是科技部項目“植物根系生長動態(tài)原位非破壞監(jiān)測和分析系統(tǒng)研制”。該課題的前期成果是設(shè)計并實現(xiàn)了植物根系圖像處理及定量分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對植物根系圖像的基礎(chǔ)處理（如圖像增強、圖像分割等）以及對根系形態(tài)參數(shù)的計算。但是該系統(tǒng)存在著一定的缺陷，例如當(dāng)處理的根系圖像較為復(fù)雜時，圖像會受到噪聲的嚴(yán)重干擾，這會降低根系參數(shù)測

3、量結(jié)果的精準(zhǔn)性；在提取根系骨架時，根系上的毛刺，孔洞等噪聲致使誤差增大；根尖計數(shù)誤差較大等。本文的工作是針對該系統(tǒng)所存在的問題進(jìn)行研究，選取較為合適的算法來減少誤差，進(jìn)一步完善系統(tǒng)，從而使其更可靠的應(yīng)用到實際研究中去。本論文的主要工作如下：①課題前期成果中，采用的是Canny算子邊緣檢測算法。而本文對基于Canny算子的邊緣提取算法進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)該算法有兩個弊端：一是該算法對局部噪聲敏感，檢測的邊緣易出現(xiàn)偽邊緣，還會丟失一些邊緣細(xì)節(jié)；

4、二是該算法自適應(yīng)性較差，原因是平滑去噪時，采用的是高斯濾波器，而濾波效果主要有濾波參數(shù)決定，該參數(shù)尺度過大或過小，均不利于檢測。因此，結(jié)合根系圖像自身的復(fù)雜性，本文分別采用了改進(jìn)的Canny算子邊緣檢測算法和改進(jìn)的抗噪形態(tài)學(xué)邊緣檢測算法對根系圖像進(jìn)行邊緣檢測，并獲得了上述兩種方法提取的邊緣圖像，最后利用小波變換將其進(jìn)行融合，得到最終的根系邊緣圖像。本文對多種邊緣檢測算法進(jìn)行了實驗分析，并與最終融合后的邊緣圖像進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)，邊緣檢測融合