基于计算机视觉的生菜氮素营养检测的研究

【摘要】生菜是人们日常生活中不可缺少的叶菜类蔬菜之一,为人体提供重要的营养物质。近年来,为了提高产量,叶菜类蔬菜过量施肥的现象屡见不鲜。作为影响作物主要品质和产量的主要因子,氮肥的施用量应当在准确掌握作物需求水平的条件下决定。本文研究一种准确、无损、实时的植株氮肥监测方法,农业生产中,实现快速、实时的作物氮素诊断是合理施用氮肥的关键。本文以散叶品种意大利耐抽薹生菜为研究对象,对基于计算机视觉的生菜叶色-氮素营养监测方法中的图像采集问题、颜色参数选择问题、建模问题等方面展开讨论,旨在为开发基于计算机视觉的蔬菜氮素监测平台奠定基础。结论如下：(1)通过不同水平的施氮处理,研究生菜在不同施氮量下的生长特征,分析了不同施氮水平对生菜含氮量、SPAD值、叶片分化的影响,为分析生菜叶片含氮量与颜色参数的关性做基础。(2)研究温室环境下生菜冠层图像的采集方法,通过对比分析佳能550D和波粒高清球机两种图像采集硬件拍摄图像的信息,得出佳能相机采集的图像信息准确度优于摄像头采集的图像的结论。(3)分析生菜视觉图像的颜色参数、颜色参数计算值与含氮量的相关性,研究得出：在RGB颜色模型中,R、G、B、R/G、G/R、g-r值均与含氮量呈极显著性正相关。G-R值与含氮量呈极显著性负相关。色度坐标值r、g与含氮量的相关性低于R、G。HSB颜色系统中,颜色特征值H、B均与含氮量呈极显著性相关。B值与含氮量呈极显著正相关。H值与含氮量呈极显著负相关。(4)依据生菜叶片颜色参数和含氮量的相关性分析结果,选取相关性显著的R、G、B、H,B(HSB)、r、g、G-B、R/G、G-R、G/R、g-r共12个图像的关键颜色参数,进行生菜叶片含氮量估算模型的建立。分别利用主成分分析法和多元回归分析进行生菜含氮量与颜色参数关系模型的构建并进行模型的验证。
【作者】康小燕；
【导师】陈长青；
【作者基本信息】南京农业大学，作物，2013，硕士
【关键词】计算机视觉；图像；生菜；氮素监测；

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