机器视觉的树木图像实时采集与识别

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1、第ws卷第v期林业科学∂²¯1wso²1vussw年x月≥≤∞×≥∂∞≥≤∞¤¼oussw3基于机器视觉的树木图像实时采集与识别系统向海涛郑加强周宏平k南京林业大学机械电子工程学院南京utssvzl摘要}研究了树木图像的实时采集与识别技术o以及树木图像处理及分析软件系统的开发o并自行设计制作了室内模拟实验系统∀树木图像处理技术包括图像的获取!图像的增强!图像边缘检测!图像分割和图像的特征提取与识别∀本文的研究能够为分离施药目标与非施药目标提供依据o有助于精确农药喷雾的实现∀关键词}机器视觉o图像处理o树木图像o图像识别o精确农药喷雾中图分类号}≥zx

2、{~≥zyv文献标识码}文章编号}tsstpzw{{kusswlsvpstwwpsxΡεαλ2τιµεΤρεεΙµαγεΑχθυισιτιονανδΡεχογνιτιονΣψστεµΒασεδονΜαχηινεςισιον÷¬¤±ª¤¬·¤²«¨±ª¬¤´¬¤±ª«²∏²±ª³¬±ªkΧολλεγεοφΜεχηανιχαλανδΕλεχτρονιχΕνγινεερινγoΝανϕινγΦορεστρψΥνιϖερσιτψΝανϕινγutssvzlΑβστραχτ}׫¨³¤³¨µ°¤¬±¯¼¶·∏§¬¨§·«¨·¨¦«±²¯²ª¼²©¤¦´∏¬¶¬

3、·¬²±¤±§µ¨¦²ª±¬·¬²±²©µ¨¤¯2·¬°¨·µ¨¨¬°¤ª¨o¤±§§¨√¨¯²³¨§·«¨·µ¨¨¬°¤ª¨³µ²¦¨¶¶¬±ª¤±§¤±¤¯¼½¬±ª¶¼¶·¨°q×µ¨¨¬°¤ª¨¤¦´∏¬¶¬·¬²±o·µ¨¨¬°¤ª¨¨±«¤±¦¨°¨±·o·µ¨¨¬°¤ª¨¨§ª¨§¨·¨¦·¬²±o·µ¨¨¬°¤ª¨¶¨ª°¨±·¤·¬²±o·µ¨¨¬°¤ª¨©¨¤·∏µ¨¨¬·µ¤¦·¬²±¤±§·µ¨¨¬°¤ª¨µ¨¦²ª±¬·¬²±º¨µ¨¬±¦¯∏§¨§¬±·«¨¶·∏§¼q׫¨¶³µ¤¼¬±ª·¤µª¨·²¥¨¦·©µ²°·

4、«¨±²±2¶³µ¤¼¬±ª·¤µª¨·²¥¨¦·¦²∏¯§¥¨§¬¶·¬±ª∏¬¶«¨§¤¦¦²µ§¬±ª·²¶·∏§¼¬±·«¨³¤³¨µoº«¬¦«¶«²∏¯§¦²±·µ¬¥∏·¨·²·«¨µ¨¤¯¬½¤·¬²±²©·«¨³µ¨¦¬¶¬²±³¨¶·¬¦¬§¨¶³µ¤¼¬±ªqΚεψωορδσ}¤¦«¬±¨√¬¶¬²±o°¤ª¨³µ²¦¨¶¶¬±ªo×µ¨¨¬°¤ª¨o°¤ª¨µ¨¦²ª±¬·¬²±o°µ¨¦¬¶¬²±³¨¶·¬¦¬§¨¶³µ¤¼¬±ª目前o我国森林病虫害形势相当严峻o森林病虫害防治的最有效方法是使用药物防治~可是在农药使用的同时

5、却伴随着环境污染!农药残留!害物的抗药性!人畜农药中毒以及低效的使用等弊端∀对此o需要研究农药安全!精确的使用技术o减少农药对环境的污染以及人畜和农药接触的机会o并提高农药的使用效率∀从目前的资料分析看o还没有在林业上进行基于机器视觉的精确农药使用技术的探索∀利用机器视觉技术可以实现树木图像的实时采集!边缘检测!分割以及树木图像的特征提取与识别o而且根据所得到的识别结果o可以分离施药目标与非施药目标o并以此为依据产生精确喷雾的控制策略o从而实现在林业上进行基于机器视觉的精确农药使用o最终做到有目的地科学使用农药o既可提高农药的使用效率又可以减少因农药

6、造成的环境污染o同时能降低农药使用成本k郑加强等ousst~²³¤¯¤³¬¯¯¤¬εταλqot

7、

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9、~≤«²εταλqot

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12、l∀本文以室内模拟树木以及实际树木为研究对象o研制了一套适应树木检测的彩色机器视觉识别系统∀t机器视觉识别系统构成图t为所研制的室内模拟树木检测的机器视觉识别系统原型∀图u为其总体示意图o该系统由计算机!≤vs°≥真彩色图像采集卡!松下≤°wxs型彩色≤≤k≤«¤µª¨≤²∏³¯¨§¨√¬¦¨电荷耦合器件l摄像头和输送带式模拟实验台组成∀图像采集卡的最大分辨率为tsuw≅tsuw≅uw像素∀摄像头安装在输送带式模拟实验台的

13、一侧o同时采用西门子矢量型变频器y≥∞vutw实现实验台无级平稳运动o以模拟室外摄像头与树木之间的相对运动o系统未使用特殊的光源以反映室外自然环境∀u树木图像处理算法研究如图v所示为针对树木图像处理的识别算法o对采集得到的连续视频图像o首先提取单帧图像进行预处理以后o将图像由采集得到的k三原色o¨§红oµ¨¨±绿o¯∏¨蓝l图像转换为色度图像∀再将转换后的收稿日期}ussups

14、puz∀基金项目}国家自然科学基金资助项目kvsszsyuxl∀第v期向海涛等}基于机器视觉的树木图像实时采集与识别系统twx色度图像中绿色kl通道分离出来进行图像分割!边缘

15、提取!特征提取与识别后o输出识别结果∀图t机器视觉识别系统原型图u机器视觉识别系统示意图ƒ¬ªqt¤¦«¬±