[00109022]精确农药使用中连续目标图像采集与处理

　　课题组通过国际学术交流和深入研究探讨项目的关键性技术难点问题，结合国家和省其他有关项目的研究工作，采用机载摄像机采集了部分典型树木的图像，建立了适应室内喷雾测试控制的连续目标图像采集与处理系统；采用CCD和图像采集卡将连续运动图像输入计算机进行处理，实现连续目标图像的采集、分割处理；通过实验室测试分析和软件运行，研究了将连续目标运动图像进行采集并进行处理的软件编制和进行适应环境变化的图像分割和特征提取处理等；建立了基于分形理论和神经网络的树形目标特征识别系统以识别树木特征数据。为创立具有自主知识产权的基于目标特征图像的农药精确施用方法和喷雾装备奠定基础，并为以城市生态林为代表的林业病虫害防治提供一种全新的防治技术。 　　该项目研究的机器视觉系统在对连续运动树木目标进行树形特征图像采集处理以实现农药精确使用方面填补了国内外空白，在基于机器视觉的农药精确使用方面技术水平已达到国际先进水平。 　　主要创新点： 　　1）适应室内喷雾测试控制的树木图像处理系统可实现实时地从连续视频中提取单帧图像； 　　2）建立了适应室内喷雾测试与控制的树木图像识别算法，并提取G通道将树木图像三维彩色特征降为一维进行处理； 　　3）研究了树木冠型的特征尺寸及树形识别算法，建立了树形识别系统，经过神经网络的学习、训练，实现对不同树形的识别，并指导设计农药实时精确对靶施用系统。 　　关键技术及特点： 　　（1）在实时采集过程中从连续视频中提取单帧图像进行分析； 　　（2）所构造的基于VFW的Capture类具有普遍的适用性，对图像采集卡、计算机等硬件设备没有特别限制； 　　（3）建立一套适应室内喷雾测试控制的树木图像处理算法，将所采集的图像由RGB色彩空间转换为色度表示，并提取G通道将三维彩色特征降为一维进行处理； 　　（4）所设计的系统平台能完成对BMP位图文件的各种操作算法，并具有良好的代码重用性； 　　（5）通过树木冠型的有关尺寸确定及其具体算法，完成对7种树木图像的分割，利用神经网络的学习、训练，实现对不同树形的识别。该系统特色明显，能够分辨各种树形，树冠无论是否经过修剪，识别率均较高，系统的适应性强； 　　（6）经理论分析和试验的验证，系统在基于树木特征图像的农药实时精确对靶施用系统中是可行的，为研究室内喷雾测试和控制系统奠定了基础。 　　推广应用前景 　　通过该研究进一步明确和发展了与国外相关研究单位的科研合作和学术交流渠道，为我国在精确农药使用技术的研究和开发农药对靶喷雾装备奠定良好的基础。 　　拓宽了为我国创新性地研究具有中国特色的全新的精确低污染防治农林病虫害技术和喷雾装备的思路。 　　通过该研究及其他相关项目的研究，有望降低农药使用过程的环境污染，促进农林生产现代化和社会可持续发展，创立具有自主知识产权的基于目标特征图像的农药精确施用方法，指导用于果园等农药对靶喷雾，提高农药使用的社会经济效益。