1、葡萄是我國(guó)重要的果樹樹種,其產(chǎn)量?jī)H次于柑橘類水果,位居各類水果的第二位。近年來(lái),我國(guó)的葡萄生產(chǎn)栽培面積和產(chǎn)量持續(xù)增加,現(xiàn)已成為世界上最大的葡萄生產(chǎn)國(guó)。目前,我國(guó)葡萄產(chǎn)業(yè)灌溉方式主要分為地面溝灌式、噴灌、滴灌等。但隨著水資源的日益緊缺以及現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,根據(jù)植物缺水現(xiàn)狀實(shí)施精確控制灌溉已成為提高水資源利用率和果實(shí)品質(zhì)的重要途徑之一。根系是植物從土壤中獲取營(yíng)養(yǎng)和水分的重要器官,其生長(zhǎng)狀況對(duì)植物有著重要的影響;同時(shí)果實(shí)作為植物不可或缺

2、的重要器官,其表型特征的動(dòng)態(tài)變化是植物水分診斷、生長(zhǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和植物生長(zhǎng)建模的重要依據(jù)。本文在非接觸測(cè)量的基礎(chǔ)上,開展對(duì)植物表型參數(shù)與特征量的分析與研究有著重要的指導(dǎo)意義。
　　本文以溫室根域限制方式栽培的葡萄為研究對(duì)象,以基于機(jī)器視覺和圖像處理等關(guān)鍵技術(shù)為測(cè)量方式,通過(guò)連續(xù)監(jiān)測(cè)葡萄器官的生長(zhǎng),觀測(cè)葡萄果實(shí)和根系表型特征的變化,為葡萄生長(zhǎng)建模和精確灌溉提供了數(shù)據(jù)支持和策略指導(dǎo)。針對(duì)機(jī)器視覺測(cè)量中的理論和處理算法,本文從理論方法和實(shí)驗(yàn)

3、研究等方面對(duì)葡萄器官的特征測(cè)量進(jìn)行系統(tǒng)化的研究。
　　論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.針對(duì)溫室根域限制葡萄的生長(zhǎng)環(huán)境特征,開發(fā)了一套適用于溫室葡萄栽培的視覺監(jiān)測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)包括圖像采集傳感器,基于MCU的控制器,以及柔光照明系統(tǒng)和校驗(yàn)定位系統(tǒng),用于復(fù)雜背景下葡萄果實(shí)表型特征的連續(xù)微變測(cè)量。該系統(tǒng)魯棒性好,精度高,具有高通量和良好的抗噪性,克服了葡萄圖像背景復(fù)雜以及光照不均勻等弊端,較好地滿足葡萄果實(shí)連續(xù)無(wú)損監(jiān)測(cè)的要求。

4、r>　　2.針對(duì)復(fù)雜背景下的葡萄果實(shí)表型特征獲取問(wèn)題,提出了基于Zernike矩分水嶺算法的圖像分割方法,配合數(shù)字圖像處理形態(tài)學(xué)算法等,去除虛假邊界,使輪廓邊界最終收斂于目標(biāo)真實(shí)邊界,從而獲得葡萄果實(shí)輪廓的精確信息。
　　3.針對(duì)葡萄根系表型特征獲取及其特殊生長(zhǎng)環(huán)境等問(wèn)題,對(duì)局部信息圖采用改進(jìn)的模糊C聚類(FCM)算法,通過(guò)優(yōu)化初始聚類中心與融入空間信息等方法,提高了原算法的運(yùn)算效率與抗噪性,得到葡萄根系的精確輪廓信息。