基于K均值聚类的成熟草莓图像分割算法

成熟草莓图像分割是草莓收获机器人识别和定位系统的关键技术.考虑到成熟草莓和其所处环境的颜色特性,在Lab彩色模式下将K均值聚类用于成熟草莓图像的分割.首先把输入的草莓图像从RGB空间转换到Lab空间下,然后初始化三个聚类中心进行K均值聚类的迭代算法,最后为消除成熟草莓花托表面细小瘦果对分割产生的影响,利用数学形态学的闭运算对分割的图像进行了修正加工.研究表明,K均值聚类分割算法在Lab模式下能够较好地分割出成熟草莓图像,并且Lab模式比其他彩色模式更适用于K均值聚类的图像分割算法.     

基于机器视觉的自然环境中成熟荔枝识别

研究了自然场景下成熟荔枝的识别技术.通过分析荔枝彩色图像的颜色和灰度特征,选取YCbCr颜色模型进行处理,对其Cr分量图进行阈值分割去除复杂背景,并采用形态学和连通区域标注法消除分割后的随机噪声;然后结合一维随机信号直方图分析法与模糊C均值聚类法( FCM)对处理后的荔枝图像进行聚类和分割,实现荔枝果实和果梗的识别.不同光照条件下的识别实验结果表明,算法均能有效分割出果实和果梗,综合识别率达到95.5％.     

夜间自然环境下荔枝采摘机器人识别技术

利用机器视觉实现自然环境下成熟荔枝的识别,对农业采摘机器人的研究与发展具有重要意义。本文首先设计了夜间图像采集的视觉系统,然后选取了白天和夜间两种自然环境下采集荔枝图像,分析了同一串荔枝在白天自然光照与夜间LED光照下的颜色数据,确定了YIQ颜色模型进行夜间荔枝果实识别的可行性。首先选择夜间荔枝图像的I分量图,利用Otsu算法分割图像去除背景,然后使用模糊C均值聚类算法分割果实和果梗图像,得到荔枝果实图像;再利用Hough圆拟合方法检测出图像中的各个荔枝果实。荔枝识别试验结果表明:夜间荔枝图像识别的正确率为95.3%,识别算法运行的平均时间为0.46 s。研究表明,该算法对夜间荔枝的识别有较好的准确性和实时性,为荔枝采摘机器人的视觉定位方法提供了技术支持。     

基于随机森林算法的黄瓜种子腔图像分割方法

针对黄瓜表型测量中图像识别问题,为解决黄瓜种子腔与果肉图像灰度差别不大情况下的分割难题,提出了基于随机森林算法(Random Forest,RF)的黄瓜种子腔图像分割方法。首先,通过颜色空间变换,提取样本在RGB、HSV、YCb Cr模型下的9个颜色分量;接着,基于灰度共生矩阵提取样本的能量、熵、对比度、相关性的均值与标准差等8个纹理特征。结合纹理与颜色特征,运用随机森林算法构建像素分类器,实现了种子腔的粗分割。为了提高分割质量,对粗分割的图像进行形态学处理得到最终分割图像。最后,与K-均值聚类(Kmeans)算法、支持向量机(Support Vector Machine,SVM)算法做对比。实验表明:随机森林分割算法正确识别率高达95%,错误识别率在10%之内,处理时间1.6 s左右,分割质量上优于其它两种算法。     

自然环境下重叠与遮挡苹果图像识别方法研究

针对自然环境下重叠与遮挡苹果的图像识别问题,提出一种组合优化解决方案.该组合算法首先选取被枝叶遮挡或者相互重叠的成熟苹果图像,对图像进行预处理;然后提取lab颜色空间a分量,YUV空间U、V分量进行图像分割,利用改进的多通道全局阈值分割算法获得苹果目标二值图像;最后针对苹果类圆但不规则的性质,采用霍夫变换和圆形约束法识...     

基于模糊聚类分析的草莓图像分割方法研究

为改善草莓采摘机器视觉系统中果实图像的分割效果,对普通均值聚类的分割方法理论进行分析,针对草莓果实图像的特点将模糊-均值聚类算法引入分割算法,大大改善草莓果实图像的分割效果。     

基于超像素特征的苹果采摘机器人果实分割方法

针对苹果采摘机器人在自然环境下对着色不均匀果实的识别分割问题,提出了基于超像素特征的苹果采摘机器人果实分割方法。首先,采用简单线性迭代聚类算法将图像分割成内部像素颜色较为一致的若干超像素单元;然后,提取每个超像素的纹理和颜色特征,并采用支持向量机将超像素分为果实和背景两个类别;最后,根据超像素之间的邻接关系对分类结果进行进一步修正。实验表明,该方法能够对大部分超像素单元进行正确分类,平均每幅图像被错误分类的超像素约为2.28个。与采用像素级特征的色差法和采用邻域像素特征的果实分割方法相比,采用超像素特征的果实分割方法具有更好的分割效果。在进行邻接关系修正前,该方法图像分割准确率达0.9214,召回率达0.8565,平均识别分割一幅图像耗时0.6087s,基本满足实时性需求。     

基于HSI色彩空间与FFCM聚类的葡萄图像分割

为适应农业采摘机器人对葡萄对象快速准确识别的需要,提出了基于HSI色彩空间与以直方图信息为特征的快速模糊C-均值聚类(FFCM)算法相结合的葡萄图像分割方法。该方法以H分量作为葡萄图像聚类分割的处理数据,根据FFCM算法对灰度图像聚类分割。试验对夏黑葡萄果实在自然光、顺光、背光照射环境下拍摄的图像进行分割。结果表明:葡萄图像分割方法能够快速且较好地从复杂自然环境中将葡萄目标分割出来,为葡萄采摘机器人的研制提供了重要参考。     

基于核K—均值聚类算法的植物叶部病害识

针对植物叶部病害图像的特点,首先对采集到的玉米病害彩色图像采用矢量中值滤波法去除噪声,然后提取玉米病叶彩色图像的纹理特征和颜色特征作为特征向量,利用Mercer核,把输入空间的样本映射到高维特征空间进行K-均值聚类以及植物病害识别.试验涉及的4种玉米病害识别正确率达82.5%,核K-均值聚类方法适合玉米叶部病害分类.     

基于区域生长的采摘机器人视觉识别方法

提出了一套基于茄子图像的空间位置信息和颜色因子相融合的区域生长分割算法。为保证茄子图像分割最佳的颜色空间和颜色因子,提取了50幅不同光照条件下的茄子图像的RGB颜色空间分量灰度图和直方图,比较了茄子果实、叶子、茎秆和空隙等的颜色特征,得出了G-B颜色因子对于茄子果实分割最为有利的结论。按照灰度级相同和空间8邻域连通的原则确定种子区域,进而通过扫描整幅图像进行初始分割。融合G-B颜色因子和空间信息对初始区域进行合并,直到分割形成的区域类间距离最大时停止生长。通过顶点链码与离散格林技术提取出果实的最小外接矩形,求解果实的生长位姿,试验表明:其分割效率均大于93%,平均用时为0.32 s,能够满足果蔬采摘机器人对视觉系统的要求。     

基于遗传算法的农业无线传感器节点部署算法设计

农业无线传感器网络是物联网技术在农业领域的重要应用,农业无线传感器节点的部署是限制其生命周期的重要因素。为了提高农业无线传感器网络节点的检测范围利用率,减少传输数据冗余,延长无线传感器网络的生命周期,在随机部署的基础上提出了一种迭代求解的无线传感器节点部署算法。该算法使用遗传算法优化求解,以覆盖率作为适应函数,利用离散的图形计算实现功能,该算法可以在传感器数量一定的情况下,求得覆盖率较高的部署方案。     

基于图像处理的小麦病害诊断算法

通过小波变换和纹理矩阵计算,强调了小麦病害部位.由自动阈值处理获得病害部位的二值图像;通过二值图像与原图像的匹配,计算出病害部位的颜色特征值;以待测病害图像与库存病害图像之间颜色特征值差值最小为原则,检索出库存病害图像.算法对小麦病害图像的诊断准确率达90%.     

排序算法性能分析及基数排序算法的应用

在信息化高度发达的今天,工作中资料整理仍然涉及到手工排序.文章对各种排序算法的性能进行了比较.通过实例演示,阐述了基数排序在资料整理中的应用,以提高手工排序的效率.     

基于遗传算法和遗传神经网络算法的堆石料参数反演分析研究

面板堆石坝应力变形计算过程相当费时费力,如果直接调用有限元计算程序进行反演计算,难度相当大,效率也非常低.利用遗传算法优化BP神经网络权值与阈值,建立遗传神经网络模型代替堆石坝的有限元计算程序以提高反演计算效率,同时利用遗传优化算法全局搜索功能寻找使遗传神经网络模拟值和实测值之间误差最小的最优参数组,并通过MATLAB实现基于遗传算法和遗传神经网络算法的堆石料参数反演分析,反演结果表明该算法能够很好地提高反分析效率及准确性.     

蚂蚁算法的应用发展及进化研究

蚂蚁算法是近年来新出现的一种仿生类进化算法,自从在TSP等著名问题中得到成功的运用以后,先后在许多其它领域得到了广泛的应用,如在多目标和函数优化问题中的使用是蚂蚁算法发展过程的一大飞跃。本文进一步提出了蚂蚁算法的几种不同发展形式,蚂蚁算法与其它启发式方法的混合,对以后的研究具有一定的借鉴和指导作用。     

基于遗传优化模糊PID算法的温室智能控制系统研究

近年来,随着信息智能化和农业现代化的快速发展,我国温室种植取得了重大进展,形成了以科学方法管理控制大棚温室环境的理念;但因缺乏工厂化管理方式,温室智能控制技术在设施配套和产业自动化方面还有不足之处,与欧洲发达国家差距甚远。因此,设计一套适合我国农情的现代化温室控制系统显得非常重要,其对实时监测和精确控制温室环境参数,提高农作物产量和质量意义深远。本文根据大棚种植特点,基于遗传优化模糊PID融合算法,设计和研究了一套独有的温室智能控制系统,并对该系统进行性能仿真实验。结果表明:本温室智能控制系统性能良好、自动化程度高、节能显著,对大棚蔬菜的种植具有重要的促进作用。     

基于CUDA的并行K-means聚类图像分割算法优化

为提高K-means聚类算法的运算速度,基于CUDA架构提出一种分块、并行的K-means算法,并采用"合并访问"、"多级规约求和"、"负载均衡"和"指令优化"等策略优化并行算法。实验结果表明,并行K-means算法的分割效果与串行K-means算法相同,但运行速度得到了极大的提高,加速比最高达到560,很好地解决了农业工程实际中由于分割算法带来的瓶颈问题,能够极大地提高农业劳动生产率。     

基于蚁群算法与人工势场法的移动机器人路径规划

针对复杂环境下移动机器人路径规划困难的问题,提出了一种将全局路径规划蚁群算法与局部路径规划人工势场法相融合的混合型算法。首先,采用多因素启发函数和新的蚂蚁行进机制来解决传统蚁群算法路径质量差且易陷入对角障碍的问题;其次,针对传统蚁群算法收敛速度慢的情况,设计了自适应挥发系数和动态权重系数;接着,通过引入虚拟目标点、相对距离和安全距离的概念,解决了传统人工势场法易陷入局部极小值、目标不可达以及过度避障的问题;最后,将改进蚁群算法规划路径的转折点作为局部子目标点来调用改进的人工势场法进行二次规划。仿真表明改进蚁群算法较传统算法以及其他算法在路径长度方面优化了9.9%和2.0%,在路径转折次数方面优化了81.8%和63.6%,在收敛速度方面优化了94.2%和63.6%;改进人工势场法有效解决了自身问题;而以二者为基础的混合型算法则充分地结合了二者的优势,在复杂的静态和动态环境中具有极高的环境适应性和路径规划效率。     

基于分水岭算法的道路识别

实时、可靠的道路识别是智能车辆研究中一个重要的方向.介绍了一种基于特征的道路识别方法.该方法以分水岭算法为基础,根据图像的区域特征,首先定义道路和背景的极小值点,然后逐步扩展两者的集水盆,最后寻找道路和背景之间的分水岭,实现道路识别.通过对单幅图像和视频的实验,测试了算法的性能.结果显示,在一定的条件下,该算法的速度和效果都能满足道路识别要求.     

基于分解机制的多目标蝙蝠算法

在分析蝙蝠算法性能基础上,将蝙蝠算法融入分解机制,提出了一种基于分解机制的多目标蝙蝠算法。为了进一步提高算法的多样性,将差分进化策略引入算法中。对14个具有复杂Pareto前沿的多目标优化问题(LZ-09系列和ZDT系列)测试不同邻域规模对算法性能的影响,结果表明新算法的邻域规模为20时性能最优;将其与MOEA/D-DE和NSGA-II算法进行对比分析,结果显示该算法的分布性、收敛性和多样性均优于另外两种算法。为了验证其求解含有约束问题的性能,将其应用于滑动轴承多目标优化设计问题中,获得的Pareto前沿分布均匀,表明算法具有工程实用性,是求解复杂高维多目标问题的有效方法。