基于机器视觉的农田作物行检测方法研究

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1、全日制硕士学术学位论文基于机器视觉的农田作物行检测方法研究申请人姓名：王晓杰指导教师：姜国权学位类别：工学硕士专业名称：软件工程研究方向：智能信息处理河南理工大学计算机科学与技术学院二○一六年六月河南理工大学学位论文原创性声明机器视觉的农田作物行检测方法研ｔ，：基于本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宄成果。论文中除了特别加以标注和究。■成果其他同致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意

2、。一本人愿意承担因本学位论文引发的切相关责任。？学位论文作者签名？王年＜月７曰河南理工大学学位论文使用授权声明艮：本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文的规定，ｐ学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，允许采，允许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和传播、、出、、扫描或其他手段保存汇编版用任何方式公布论文内容，并可以采用影印缩印本学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权。签名：学位论文作者签

3、名：王Ｈ导师＊＾年６月７曰年｛月７曰２中图分类号：TP3密级：公开UDC：004单位代码：10460基于机器视觉的农田作物行检测方法研究StudyonCropRowsDetectionwithMachineVision申请人姓名王晓杰申请学位工学硕士学科专业软件工程研究方向智能信息处理导师姜国权职称副教授提交日期2016.04.13答辩日期2016.06.04河南理工大学致谢本论文是在导师姜国权老师的悉心指导下完成的。从论文的选题、理论研究方法到最后论文整体框架的形成都倾注了姜老师大量的心血，这里，我谨向尊敬耐心、和蔼可亲

4、的姜老师致以由衷的感谢，感谢他三年来对我无微不至的指导与帮助。其次，感谢导师在科研、工作以及生活中对我的亲切关怀，三年的辛勤培养不仅使我在科研工作上取得了很大的进步，而且对我今后的生活和人生态度都有着深远的影响。本论文受到国家自然科学基金(61272394,61472373，61472119和61572173)的资助。在此，感谢项目负责人王志衡老师的全力支持，他独特的创新思维、严谨的学术态度、有始有终的处事态度以及一丝不苟的工作精神是我一直学习的榜样。感谢计算机科学与技术学院创新方法和数字图像处理实验室的各位老师，他们在组会上分享

5、的科研创新点让我很受启发，感谢他们经常和我一起探讨疑难问题，给自己研究生期间的学术论文和毕业论文提供了很大的帮助。感谢我的师兄王志飞，感谢他在科研中给予我的指导和帮助，同时也要感谢课题组的其他各位师兄弟，姐妹们，三年的研究生生活，我们一起度过最困难的时刻，一起探讨项目中的难点，你们如同我的亲人一样。感谢我的父母，正是你们几十年如一日的支持和鼓励，我才有了今天的成就。最后，感谢各位专家在百忙之中抽出时间来评审我的论文。摘要本课题的研究内容为基于机器视觉的农田作物行检测。以农田作物为研究对象，根据其垄行种植的特点，利用数字图像处理技术

6、提取作物行直线，实现农事中耕管理期间农业机器人自动导航的目标。本文的主要研究内容如下：(1)研究农田作物图像的灰度转换和分割过程。通过对不同彩色模型下的农田作物图像进行分析，提出采用RGB模型研究图像。综合考虑了程序的运行时间及处理效果后，提出采用加强绿色分量(G)，抑制蓝色(B)和红色分量(R)的颜色特征因子2GRB对图像进行灰度转换，并利用Otsu法对经过灰度转换的图像进行二值化处理分割作物区域和背景区域。(2)研究农田作物图像中作物行特征点的提取方法。根据农田作物垄行种植的特点，提出了基于移动窗的作物行特征点提取方法和改

7、进的基于移动窗的作物行特征点提取方法。第一种方法通过构造一个矩形窗口，采用每隔五行逐列扫描二值图像的方法，提取若干能够代表作物行中心的特征点。考虑到相邻两条水平扫描线之间，同一条作物行的特征点所在的列的位置变化不会很大这样一个事实，提出了另一种改进的特征点提取方法，首先利用移动窗口在第一条水平扫描线上逐列扫描提取若干作物行特征点，然后在后续扫描线上，基于前一次扫描获取的特征点所在的列给出一个小的改变，进行邻近区域扫描的方法提取剩余特征点。(3)研究作物行直线检测方法。针对Hough变换峰值检测困难的问题，提出了一个基于Hough变

8、换与消隐点的作物行检测算法。首先利用Hough变换对上一步获取的特征点图像进行直线拟合，提取出所有可能的候选作物行，然后利用K-means聚类算法确定作物行直线形成的消隐点的位置，最后利用消隐点原理消除伪执作物行，识别出正确的作物行。该算法与其他的