三维植物根系扫描系统的研究和实现

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1、AThesisSubmittedtoPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchandAccomplishmentforThreeDimensionRootScanningSystemCandidate:ZhaoLaibinMajor:PatternRecognitionandIntelligenceSystemSupervisor:Prof.LiDehuaHuazhongUniversityofScienceandTechn

2、ologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，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：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论

3、文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要随着计算机视觉技术的发展，其应用领域越来越广，而在农业领域的研究和应用却是一个极具挑战性和美好前景的方向。在农业领域中，植物某些器官的形态对植物的长势有重要影响，如何通过计算机仿真定量的分析研究这种关系，是农业信

4、息化中亟需解决的问题。本课题的三维植物根系扫描仪3DLS500型就是应这种需求而研发的，它是一种典型的非接触测量设备，利用CCD摄像机拍摄根系得到图像序列，然后对图像进行预处理，提取根系边缘，利用本文提出的基于可见射线的方法进行三维重建，最后进行三维构型和显示。本课题是国家高技术研究发展计划（八六三计划）基金项目（项目编号为：2008AA10Z222），课题组所在的人工智能实验室已经推出3DLCS100影视型、3DLCS200工业型、3DCS300人体全身扫描型和3DS400接触式多关节型等多种型号，目前研发的是3DLS500型三维

5、植物根系扫描仪。该系统由硬件系统和软件系统构成，是一个复杂精密系统，其综合集成了现代光、机、电技术，涉及到光学、机械、通信、信号处理、图像处理、软件、自动化、计算机视觉等多个学科。本文首先介绍了课题的背景和意义，在分析了国内外三维扫描仪现状的基础上，讲解了三维植物扫描仪的主要技术，接下来重点讲述了系统的硬件构成和软件设计。对于运动控制子系统，本文详细论述了如何利用OCX控件在MFC下进行开发并演示了控制效果；在摄像机拍摄子系统中，本文重点分析了摄像机的硬件技术。本文最后提出了一种基于可见射线的三维重建算法，该算法建立在本实验室已有的

6、残余图算法的基础上，实验证明，该算法切实可行，完全可以达到预想目的。关键词：计算机视觉，三维扫描仪，运动控制，摄像机控制，三维重建算法I华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofcomputervision,it’sappliedmoreandmorewidely,however,it’schallengingandpromisingtoresearchandapplycomputervisioninagriculture.Theshapesofplants’organshaveimportan

7、teffecttotheirgrowthinagriculture,soit’simperioustoresearchthisrelationshipquantificationallybycomputersimulation.Thisthreedimension(3D)rootscanner3DLS500isdevelopedforthisdemand,andit’satypicalnon-contactmeasurementdevice.ItshootspicturesbyCCDcamera,preprocessesimages

8、toextractroots’edgesandreconstructswiththismethodbasedonviewingradial.Finally,3Dconfigurationanddisplayarefinishedint