基于整枝抚育目的的立木枝干自动识别研究

为了适应我国人工工业用材林自动化整枝抚育的需要，该文提出一种用于工业用材林自动整枝的立木枝干动态识别系统框架，对人工林侧柏的枝干进行了数字图像采集及处理，利用计算机视觉、图像处理、小波分析技术对图像进行压缩、滤波、分割、消噪及边缘特征提取.同时提出了一种立木枝干计算机自动识别算法，提取立木图像枝干形状、尺寸、弯曲度及相对空间位置关系基本生长特征，即利用模式识别技术验算其与特征数据库的匹配情况，从而达到立木枝干自动识别的目的，为后续的自动识别研究提供了依据.      

基于神经网络的立木枝干测量方法研究

通过神经网络算法完成实现摄像机标定,并将标定方法应用到立木枝干的测量上,实现立木枝干尺寸测量的自动化.该方法包含3个主要步骤:首先是通过图像预处理提取特征点,其次针对树木特点提出改进型神经网络摄像机标定算法,最后对测量方法进行验证并对误差进行分析.结果表明,此方法的测量精度能达到0.1mm,测量误差为±1.40 mm,满足作业要求.     

基于计算机视觉的立木树干曲率自动测量方法

树干曲率的自动测量是智能立木整枝机作业的重要步骤.该文针对立木图像的特点,提出了一种基于计算机视觉的立木树干曲率自动测量方法.该方法包含4个主要步骤:利用阈值分割对树干图像进行提取,得到图像的粗分割;在中值滤波的基础上,利用拉普拉斯算子对图像进行边缘位置点的检测,从而得到准确而连续的边缘;利用数学形态学方法对树干边缘进行细化处理;以道格拉斯-普克法提取树干曲线上的特征点,对其进行曲线拟合并求得树干曲率.实验结果表明,该方法能比较准确地识别树干的弯曲度.      

立木枝杈点自动识别方法

立木整枝机器人在整枝作业过程中需要实时自动识别立木枝杈点并计算出其相对空间位置关系.该文给出了一种适用于立木整枝机器人的立木枝杈点识别新方法.该方法首先使用数学形态学方法对图像进行二值化处理,然后对二值图像进行骨架化处理,最后将骨架化后的图像与一个3×3的全1矩阵构成的模板进行卷积运算;卷积结果大于给定阈值3的像素点就是枝杈点位置.实验证明,该方法能够比较准确地检测到立木图像枝杈点并计算出枝杈点的位置.      

应用半球图像构建的立木高度测算方法

结合鱼眼相机标定技术、近景摄影测量技术、图像处理技术,提出了应用半球图像测算立木高度的测量方法。利用配有鱼眼镜头的iPhone7苹果手机采集半球图像,图像尺寸为3024×3024像素时,图像光学中心点坐标用图像中心点坐标代替,畸变系数分别取k_x=18.141、k_y=17.936;依据鱼眼镜头的标定、校正原理建立测算树高的数学模型,给出模型参数标定步骤;通过实地测量与计算,分析半球图像立木高度测算方法与传统的超声波测高方法的差异。结果表明:半球图像立木高度测算方法,最高相对误差为3.35%,能够满足国家森林资源二类调查中对树高测量精度的要求。与超声波测距仪相比,半球图像立木高度测算方法——精度更高、测量结果更稳定;测量范围广、单幅采集立木信息量大,能在一幅半球图像中实现一排树的树高测算,有效降低测量工作量;成本低、设备便携、操作简单,单人即可完成测量。     

基于智能手机与机器视觉技术的立木胸径测量方法

针对现有森林资源调查中立木胸径测量工作劳动强度大、效率低,先进设备操作复杂、成本高等问题,结合相机标定、三维重建、机器视觉和近景摄影测量等技术,探索基于智能手机与机器视觉技术的立木胸径测量方法。通过智能手机获取待测立木的图像信息,运用Lab颜色空间模型(Lab color model)和3×3算子对图像进行卷积运算,得到立木图像的视觉显著图; 结合HSV颜色模型(色调H,饱和度S,明度V)中的H分量增强图像中立木树干部分的颜色对比度,通过图像分割算法识别并获取自然环境下的目标立木轮廓区域; 通过一种改进的带有非线性畸变项的相机标定模型标定智能手机的相机内、外参数,并借助相机参数和二维图像信息进行三维世界坐标重建,从而实现树干1.3 m处胸径的测量。经验证,一定距离内胸径测量结果的相对误差小于2.50%。该方法测量精度较高,符合森林资源调查对胸径测量的精度要求,可应用于森林资源调查。     

单株立木图像信息的提取与解算

该文采用数码相机获取立木的图像信息，对单株立木图像信息的提取分别运用近景摄影测量DLT模型和双目立体视觉技术进行解算，解决了立木图像信息与立木二维坐标之间的解算问题.基于近景摄影测量技术树木图像信息的二维处理方法，简化了解算方程，提高了求解的运算速度.在提取单株立木形状参数时, 采用计算机双目立体视觉技术存在着操作复杂、成本高的缺点.实验结果表明，应用近景摄影测量技术提取单株立木图像信息的方法有效、可行.      

基于图像的人体参数测量系统的设计与实现

给出一种基于图像的人体参数自动测量方法,并设计与实现人体参数测量系统.通过2个数码相机拍摄人体的正视图和侧视图,运用图像分割和特征提取等图像处理方法提取2幅图像上的人体特征点;利用三维标定架标定相机的内外参数;利用双目视觉原理从2幅图像上的特征点计算出人体的测量点,完成人体尺寸参数计算.试验结果表明：与传统手工测量相比,本方法能实现自动测量,缩短了测量时间,提高测量的精度和效率;与三维非接触测量相比,本方法测量设备简单和便携,测量速度更快,操作更加方便.     

基于Android平台的立木胸径测量系统

本文提出了一种基于Android平台的立木胸径快速测量系统.首先,采用张正友标定法实现了相机自动标定功能,并根据标定结果完成立木图像畸变的矫正;然后,通过YCbCr色彩空间对MeanShift算法进行改进,缩短了图像处理耗时,并减弱了光照的影响;通过改进后的MeanShift算法增强了立木图像纹理与边缘信息,并结合GrabCut算法实现了立木图像的准确分割,提取了立木图像前景;最后,根据立木图像前景提取结果与摄影测量原理构建了立木胸径测量模型和深度提取模型,无需参照物即可实现基于移动端的立木胸径快速测量.本系统比算法改进前有效提高了立木胸径测量的速度,耗时缩短不低于80%,测量结果的最大误差不超过6%,可实现立木胸径的快速测量.     

基于EDA技术的自动立木整枝机无线遥控接收系统

在分析自动立木整枝机工作过程和控制要求的基础上,该文详细阐述了自动立木整枝机无线遥控接收系统的组成及工作原理,进而采用电子设计自动化(EDA)技术设计了自动立木整枝机无线遥控接收系统的数字控制逻辑.通过优化CPLD内部逻辑电路,有效消除了逻辑竞争冒险.仿真结果表明,该系统控制可靠性较高,能有效提高自动立木整枝机的功能安全性.      

基于智能手机单目视觉的多株立木高度提取方法

  目的  提出一种智能手机单目视觉下的多株立木高度提取方法。  方法  该方法以智能手机为采集设备,利用Graph Cut 算法对输入的立木图像进行分割定位,实现单幅图像中多株立木轮廓的自动获取;再通过智能手机相机对摄像头进行标定,从而基于几何相似法获取智能手机相机图像的深度信息。在不同角度下拍摄标靶,进行深度提取模型的精度优化,进而确定信息提取的最优方位。同时,结合高精度陀螺仪获取相机俯视角,根据提取的深度信息和相机俯视角实现非接触条件下的多株立木高度测量。  结果  使用型号为MI 2S的小米智能手机为试验设备,在本方法中的立木高度测量模型具有良好的稳定性,并且试验中最高相对误差为2.45%,树高测量精度可达97.55%。  结论  基于智能手机单目视觉下的立木高度提取方法精确度高、操作简便,能够有效满足国家森林资源二类调查中对于树高测量精度的要求。      

矮化型、短枝型和柱型苹果苗枝芽特性和叶片特征比较

为加深对苹果各种生长型的认识,以矮化型(长富2号/M26)、短枝型(福岛短枝)和柱型(鲁加6号)3种苹果生长型嫁接苗为试材,对其枝、芽和叶片的特征进行比较研究。结果表明,三者在株高上有极显著差异,矮化型>短枝型>柱型,但在主干粗度方面差异不显著;主干节间的差异也很明显,3种类型之间差异均达到极显著水平,矮化型最高,而柱型最低;在萌芽率和成枝力方面,柱型萌芽率最高,成枝力最低,而矮化型的萌芽率最低,成枝力最高,差异均达极显著水平;在叶片特征上,柱型品种的叶面积及叶长、叶宽均显著大于其他两种,而短枝型叶片的单位面积干、鲜质量均极显著高于其他两种类型。     

叶片病斑数量与面积自动化测量系统设计与实现

本研究以VS.Net2005为开发平台,在Windows XP SP3运行环境下,运用单位面积标定物和数字图像处理技术,实现了植物叶片病斑数量和面积的自动化测量。首先利用高分辨率数码相机对含病斑的活体待测叶片和单位面积标定物进行拍照,根据预先设定获取标定物位置,并统计其像素点数量,然后利用HSV颜色分量过滤及中值滤波除噪获得叶片病斑区域块,统计病斑数量和总像素数量,通过叶病斑区域总像素数量和标定物面积换算,最终自动计算出叶片病斑总面积,效果较好。     

陕西渭北地区苹果树腐烂病发生情况调查

为明确近年来陕西省苹果主产区腐烂病发生动态,于2009-2011年在渭北7个县区对不同树龄、不同品种的525个苹果园进行系统调查。结果表明,这些果园苹果树腐烂病发生普遍,平均病株率55%、单株平均新生病疤数1.5个、病情指数25、侧枝发病率14%,年份间除侧枝外,其他发病率没有明显性差异。不同树龄的富士苹果树发病情况调查显示,其平均侧枝发病率、病情指数差异显著,树龄大发病严重,16～20a树龄比6～10a树龄的果园发病率和单株平均新生病疤数分别高出58.89%和46.21%;富士、嘎啦和秦冠3个品种发病情况调查显示,其平均侧枝发病率差异显著,以秦冠发病最轻,且平均病株率和病情指数也明显低于其他品种;不同地域富士发病情况差异显著,渭北台塬西部区的腐烂病发生最为严重,渭北台塬东部区次之,渭北高原沟壑区发病最轻;栽植密度对富士果园发病影响显著,栽植密度大的果园其平均病株率、单株平均新生病疤数、病情指数、侧枝发病率均明显高于栽植密度小的果园。     

基于图像处理技术的果树树叶稀密程度的检测

为了解决现有果树树叶稀密程度检测方法要求采集图像时采用标准白板标定或固定成像距离的问题,本文提出一种新的基于图像处理技术的检测果树树叶稀密程度的方法——最大轮廓矩形法。该方法采用超绿色法、Ostu、中值滤波去噪、腐蚀和膨胀等图像处理技术将果树图像有效分割出来,通过检测经图像处理后的二值图像中整棵果树最大轮廓所占的面积,再检测整幅图像中树叶与树干所占的面积,根据果树树叶稀密程度的定义即可计算树叶稀密程度。结果表明,该方法不需要固定成像距离和使用白板标定,最大轮廓矩形法对果树图像面积的检测是因果树实际图像而异的,不存在现有方法统一采用相机所设定的图像大小作为最大轮廓而导致所检测到的树叶稀密程度偏小的问题;20张果树样本图像采用两种方法检测的果树树叶稀密程度的最大差值为0．2950,最小差值为0．0027。     

冻结状态下应力波在长白落叶松立木中传播速度的研究

为进行冬季活立木健康检测和伐后原木内部缺陷无损检测,该文在冻结状态下,研究了应力波在长白落叶松活立木中的传播速度,以及光照条件对含水率及应力波在活立木中传播速度的影响。在室外温度0℃以下,利用FAKOPP Microsecond Timer等仪器测试了应力波在30棵树干通直且无缺陷的长白落叶松活立木中的纵向和径向传播速度。经过软件包SPSS统计分析,得出阴阳两面应力波的纵向传播速度分别为4 238.7和4 210.6 m/s,径向传播速度均值为1 834.5 m/s。同时,利用成对t检验法分析了光照条件对含水率及应力波在活立木中纵向传播速度的影响,并建立了回归方程。结果表明:①光照条件对含水率和应力波纵向传播速度有一定的影响,阴面含水率均值比阳面含水率均值低约1.6%,阴面应力波纵向传播速度均值比阳面的高约28.1 m/s。②含水率与应力波纵向传播速度呈显著负相关,阴阳两面的负相关系数分别为0.90和0.91。含水率每增加1%,阴阳两面应力波的纵向传播速度分别减小25.1和 22.9 m/s。      

山东郓城农田防护林杨树器官含碳率分析

采用重铬酸钾氧化法化验分析了山东郓城农田防护林8、10、13、16年4个龄级杨树干、枝、叶、根器官有机含碳率。结果表明:山东郓城黑杨派中林46杨树叶平均含碳率为55.13%,树枝平均含碳率为54.65%,树干平均含碳率为50.05%,根平均含碳率为45.40%,不同器官组分含碳率按平均值可排列为树叶树枝枝干树根;杨树叶、枝、干含碳率随高度层次不同而发生变化,依平均值依次为下层叶中层叶上层叶,中层枝上层枝下层枝,上层干中层干下层干,但变化不大,差异均未达显著水平;随着深度的增加,树根的含碳率总体上呈现减小趋势,且各层之间差异也不显著,但粗根含碳率显著大于细根;各器官总体平均含碳率为51.37%,高于同类地区非农林复合系统中杨树器官平均含碳率。     

小兴安岭天然林红松活立木腐朽率的调查研究

为研究天然林红松活立木腐朽规律,在小兴安岭凉水国家级自然保护区所建立的30hm2固定样地内,选取26个20m×20m的具有不同立地条件的样方。目测观察并记录了样方内129棵红松活立木的腐朽缺陷外部表征指标,包括腐朽节、树瘤、溃伤、朽枝、空洞、子实体等6种,统计了各指标出现的频次、位置和尺寸等信息,并据此估计了调查样方内红松活立木的腐朽率。在此基础上,分析了腐朽率与坡度、坡向、坡位、海拔的关系,重点讨论了腐朽率与胸径(树龄)之间的内在联系。结果表明:综合考虑活立木腐朽外部表征指标能够有效判定林地活立木腐朽状况,这为野外快速估计活立木腐朽程度提供了基础;立地环境因子对红松活立木腐朽率有影响,坡度与腐朽率呈显著负相关,坡向与腐朽率呈极显著正相关,但坡位和海拔与腐朽率的相关性均不显著;红松活立木腐朽率与胸径呈极显著线性正相关;当红松胸径超过60cm(估测树龄230年)时,其腐朽率高达70%以上。