基于双目立体视觉的玉米叶片识别与定位

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1、分类号：S225.5单位代码：10183研究生学号：2015452040密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）基于双目立体视觉的玉米叶片识别与定位IdentificationandPositioningofCornLeavesbasedonBinocularStereoVision作者姓名：田东旭专业：农业生物环境与能源工程研究方向：设施农业环境测控与节能技术指导教师：于海业教授培养单位：生物与农业工程学院2018年6月基于双目立体视觉的玉米叶片识别与定位IdentificationandPositioningofCornLeavesbasedonBinocu

2、larStereoVision.作者姓名：田东旭专业名称：农业生物环境与能源工程指导教师：于海业教授学位类别：工学硕士答辩日期：2018年6月5日本论文得到吉林省科技厅重点项目资助：1.《主要粮食作物优质高效生产精准管控技术研究》（项目编号：20170204020NY）未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重

3、声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：Ｖ３备、日期：年《月日１丨摘要摘要现代农业发展技术进入到以高新技术应用为主的研究阶段。机器视觉技术、图像处理技术、3S技术、计算机技术等逐渐应用到农业生产中。农业生产需要实时获取田间农作物的位置、生理参数、环境等信息，来对农作物的生长管理进行调控。作物叶

4、片是作物进行光合作用的重要器官，又能反映出作物病虫害情况、生长状态等信息。本文以大田玉米叶片为研究对象，利用双目立体视觉技术，结合植物建模方法，进行玉米叶片的识别与定位研究。建立了双目立体视觉系统，提出了大田背景下玉米叶片图像处理的研究方法，并建立了大田玉米植株的数学模型及三维模型。提出了叶片数学模型结合视觉图像中不完整的叶片轮廓，推测出整个叶片的轮廓形态。实现了玉米植株各叶片的识别与定位。本文研究内容对其它作物叶片的识别与定位具有一定参考与借鉴价值。为实现农作物实时监测、精准喷药、智能收割等技术奠定基础。主要研究内容和结论如下：（1）建立了双目立体视觉系统及编写

5、了应用程序。该双目系统主要由两台相同型号的大恒MER-500UC-L摄像机、两台M1224-MPW镜头、云台、支架及一台笔记本电脑构成。利用Opencv及Visualstudio2012编程并实现双目立体视觉系统的标定，获得精确的双目摄像机标定参数。（2）提出了大田背景下玉米叶片图像处理的研究方法。在颜色空间模型、灰度图像、图像阈值化、形态学运算、边缘检测等图像处理理论前提下，玉米叶片图像处理方法为：颜色空间模型中选出最优组合G-R通道；图像阈值化算法用最大类间方差法，形态学运算最优为先开运算后闭运算处理，用Canny算子进行边缘轮廓提取，并用基本矩形形心算法进行

6、玉米叶片形心提取。（3）建立了大田玉米植株穗期的三维模型及各叶片的数学模型。根据植物建模方法，结合大田玉米生长的实际情况，利用采集到的实测大田玉米植株各叶片20等分的横坐标与纵坐标数据，进行曲线拟合得到了玉米植株各叶片的二次函数，R2均在0.95以上，拟合程度较高。建立的模型有两个重要用途，一是：针对机器视觉采集并经过处理后的图像中叶片不连续情况，结合建立的叶片数学模型，达到推测出整片叶片连续轮廓形态的目的。二是：可以结合玉米叶片形心定位坐标推测出该株玉米各叶片全部三维坐标。I吉林大学硕士学位论文（4）实现了玉米植株叶片的识别与定位。结合图像处理技术、建模技术、特

7、征点匹配及三维重建技术，初步实现了基于双目立体视觉的玉米叶片识别与定位。关键词：双目立体视觉，玉米叶片，识别与定位，图像处理，建模IIAbstractAbstractModernagriculturaldevelopmenttechnologyhasenteredthehighandnewtechnologyapplicationresearchstage.Machinevisiontechnology，imageprocessingtechnology，3Stechnologyandcomputertechnologyaregraduallyappliedtoa

8、gricu