基于关键帧提取技术的花开过程视频监测系统开发及试验-论文.pdf

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1、第30卷第1期农业工程学报Vo1．30No．12014年1月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringJan．2014121基于关键帧提取技术的花开过程视频监测系统开发及试验高林，王璐，闫磊，张军国(北京林业大学工学院，北京100083)摘要：为克服传统花开过程监测中视频数据冗余、信息量大的缺点，该文设计了一种基于关键帧提取技术的花开过程视频监测系统。系统对花开过程原始图像采集后，采用基于光流法和熵统计算法实现对花开过程原始图像的关键帧提取，选择关键帧数模式或方向信息熵阈值模式，进行相关参数设置，最终合成出表征花开过程的

2、关键帧视频。该文以百合花开放过程为例实现了基于关键帧提取技术的视频监测。试验结果证明，在该试验的条件下经关键帧提取合成的花开过程的视频数据量减少达84．6％以上，播放时间减少为原始视频播放时间的15．4％以下。视频保留了花开过程细节信息，整段视频播放自然流畅，可为从事植物、花卉研究的相关人员提供～个省时、方便的研究花开过程的监测平台。关键词：视频信号处理，光流，熵，视频监测，开花过程，关键帧doi：1O．3969／j．issn．1002—6819．2014．01．016中图分类号：TP391；$68文献标志码：A文章编号：1002—6819(2014)～01—0121—08高林，王璐，闫磊

3、，等．基于关键帧提取技术的花开过程视频监测系统开发及试验[J]．农业工程学报，2014，30(1)：121—128．GaoLin，WangLu，YanLei，eta1．Developmentandexperimentofbloomingvideomonitoringsystembasedonkeyframeextractionmethod[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(1)：121—128．(inChinesewithEnglishabst

4、ract)在中外学者诸多的对花卉研究课题中，花开过0引言程的研究尤为重要。花开过程可以反映出花卉生长花卉是大自然馈赠给人类的重要礼物，花卉业环境的优劣及花卉组织器官纹理的遗传特征，也可已成为当今世界最具活力、久盛不衰的产业之一【lJ。让人们能真实地领略花开过程的惊艳、美丽。然而关于花卉的研究目前仍是一个富有挑战性的课题，花卉的生长过程较为缓慢，花朵的绽开也有一过国内外很多学者利用计算机视觉、图像处理及计算程。例如：百合花开放过程一般需要约4．5d，单朵机仿真等技术来对植物、花卉进行研究。如毕昆等睡莲花期为3～4d。在睡莲开花期，依其种类不同，运用形态学运算和特征提取的方法，以提高小麦图有的

5、午间开放，夜间闭合；有的夜间开放，白天闭像识别的精准性J；马雅昱等构建了机器视觉系统，合；人眼不可能全程直接观测花朵开放、闭合的过实现对菊花生长过程进行无损监测，获取菊花生长程。利用计算机仿真、虚拟再现等技术虽然可以快信息l3J；徐焕良等设计了利用低功耗传输方法的速呈现花开过程，但难以复现花开过程的真实、生花卉环境监测系统，以监测影响花卉生长的环境动效果。传统的计算机视频提取法是以固定频率进参数【4J；张铭利用计算机对12种花开放过程进行虚行视频帧提取的，往往造成在花开动态变化较快的拟仿真l5]；淮永建等针对花卉图像和植物生态学，时期提取视频帧数不够，重要信息缺失，导致花开提出了一种花卉生

6、长可视化仿真算法IoJ；CostaC等视频跳跃；动态变化缓慢的时期提取帧数过多，导通过在温室内连续拍摄照片的方法，实现对植物生致最终视频数据冗余、无用信息量大，不利于数据长过程的研究【7】；李长缨等应用计算机视觉技术对存储与传输，也增加了视频播放时间。若对花开过温室黄瓜、西红柿幼苗进行无损监测，实现对其生程视频进行关键帧提取，获取有意义的关键帧，再长的环境参数进行精确控制J。对关键帧进行视频合成，就可以得到涵盖大量重要信息、流畅真实的花开过程视频。关于视频关键帧提取方法中外学者已经进行了很多研究[9-10J，但对花收稿日期：2013-07．03修订日期：2013．11-28基金项目：中央高

7、校基本科研业务费专项资金资助项目(TD2013-3)；开过程视频关键帧提取方法的研究目前尚少。本文国家自然科学基金资助项目(31200480)作者针对花卉生长过程的特点，特别对花开过程视作者简介：高林(1958一)，女，北京人，副教授，博士。主要研究方频关键帧提取算法进行了研究，提出了一种基于光向：林业与园林机械自动化。北京北京林业大学工学院，100083。流与熵统计法的花卉生长视频关键帧提取算法I】，Emaihgaol