【正文】 ural Engineer,1994,49(1):24 [20], , . Identification of idealized leaf types using simple dimensionless shape factors by image analysis. Transactions of the ASAE. 39(4):15251533,1996 [21], , . Robotic weed control system for tomatoes. Precision Agriculture. 1(1),95113(1999) [22], , , , . Robotic. Weed control using machine vision. Biosystems engineering. 83(2),149157,2020 9 [23]. Weed classification by active shape models. Biosystems engineering, 91(3):271281,2020 [24]紀(jì)壽文 ,王榮本 ,陳佳娟 ,趙學(xué)篤 . 應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)識別玉米苗期田間雜草的研究 . 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) . 17(2):154156,2020 [25]龍滿生 . 玉米苗期雜草識別的機(jī)器視覺研究 .碩士論文 . 西北農(nóng)林科技大 ,2020 [26]Astrand B., Baerveldt . An agricultural mobile robot with visionbased perception for mechanical weed control. Autonomous robots,2020(13):2135 [27]Yutaka Kaizu. Prototype rice transplanter masters the paddy with machine vision. (Automation Technology).2020, [28] 沈 明 霞 , 姬 長 英 . 農(nóng) 作 物 邊 緣 提 取 方 法 研 究 . 農(nóng) 業(yè) 機(jī) 械 學(xué)報(bào) ,2020,31(6):4547 [29]沈明霞 ,姬長英 .基于紋理頻譜的農(nóng)田景物區(qū)域檢測 .農(nóng)機(jī)化研究 ,2020,8(3):4347 [30]沈明霞 ,李秀智，姬長英 .基于形態(tài)學(xué)的農(nóng)田景物區(qū)域檢測技術(shù) .農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)， 2020,34(1):9294 三、研究方案 1. 項(xiàng)目研究的目標(biāo)、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題 研究目標(biāo) ☆在 VC++平臺下，編寫制作一款軟件，以實(shí)現(xiàn)果樹主干及其支干的圖像信息 提取，為機(jī)器人采摘果實(shí)的實(shí)時(shí)避障提供大量果樹枝干信息 儲(chǔ)備。這些“假分支”將影響本研究后續(xù)處理， 11 需將其去除。由于迭代法能自動(dòng)快速準(zhǔn)確地找到圖像分割閾值，因此考慮使用迭代閾值分割法去除背景。根據(jù)這一思想，本研究首先提取樹枝區(qū)域骨架（即平面上長方形沿長方向的對稱線），并檢測骨架上的特征點(diǎn) (端點(diǎn)、分支點(diǎn)等 )，然后利用特征點(diǎn)將骨架分段，將每段樹枝看成一段長方形，恢復(fù)出每段長方形的二維信息，也就恢復(fù)出了每段樹枝的二維信息 。它可以表示為： )()( 0 ASAS nKn?? ? (1) 14 式中的 )(ASn 稱為骨架子集，可寫成： ])[()()( BnBAnBAAS n ????? (2) 其中 B 為正方形結(jié)構(gòu)元素， (1)式中的 K 代表將 A 腐蝕成空集前的最后一 次迭代次 數(shù)，即 })(|{ ???? nBAnM A XK (3) ☆ 形態(tài)學(xué)骨架提取實(shí)例圖如圖 a 所示，由圖可知，形態(tài)學(xué)提取法實(shí)際上是 將各個(gè)部分的骨架相加，這種方法不能保證骨架的連接性，當(dāng)骨架區(qū)域?qū)? 度發(fā)生突變或區(qū)域邊緣的光滑時(shí)會(huì)造成對連續(xù)區(qū)域識別出的骨架不連續(xù)。 為原圖像像素值， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為第 2 次掃描前的像素值， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。計(jì)算方法如下式： ? ???? ?? ????其他0 ,m a x 1,1,1,1, jijijijijijijiddddddd (7) ☆ 距離變換法根據(jù)距離圖像得到區(qū)域骨架點(diǎn)，由于每行 (或每列 )中距離最大 16 的點(diǎn)僅與其邊緣有關(guān)，故相鄰兩行 (或兩列 )的骨架點(diǎn)位置關(guān)系并沒有必然的聯(lián)系，當(dāng)邊緣不光滑或者區(qū)域 寬度發(fā)生突變時(shí)，會(huì)造成連續(xù)區(qū)域檢測到的骨架點(diǎn)不連續(xù)的情況。 圖 c 細(xì)線化法提取區(qū)域骨架 骨架修剪 ☆ 通過 細(xì)線化處理得到的樹枝骨架，雖然很好的保持了連接性，但當(dāng)樹枝區(qū)域邊緣不平滑時(shí)會(huì)產(chǎn)生“假分支”。 ☆ 實(shí)際方面：學(xué)校提供了獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室為我組成員的研究開辟良好環(huán)境，一定數(shù)目的資金支持為項(xiàng)目研究做好充足準(zhǔn)備，而現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備（數(shù)碼攝像機(jī)等）減少了額外成本開支。 3. 項(xiàng)目研究計(jì)劃及預(yù)期進(jìn)展 ☆ 2020 年 56 月 與指導(dǎo)老師交流溝通 ,確定正確的研究思路，明確自身的缺陷和不足，積極向相關(guān)老師和學(xué)長請教，確定實(shí)驗(yàn)中所需知識儲(chǔ)備和相應(yīng)材料。 ☆ 2020 年 4 月 與指導(dǎo)老師溝通，將研究成果和實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來 ，不斷修改調(diào)整，細(xì)微處略作修飾，以期得到與目標(biāo)匹配的自主研發(fā)軟件系統(tǒng)。 ☆ 2020 年 27 月，我們 通過了計(jì)算機(jī)匯編語言的學(xué)習(xí)，并均已取得全國計(jì) 算機(jī)二級證書，能夠熟練使用 vc++編程軟件，進(jìn)行一些相 關(guān)程序的編寫。 政策扶持 ☆ 學(xué)校大力支持并鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行科研及實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練活動(dòng)，并有專人負(fù)責(zé)組織協(xié)調(diào)，匹配經(jīng)費(fèi)到位，配套扶持政策完善，能夠?yàn)閷W(xué)生實(shí)施訓(xùn)練項(xiàng)目創(chuàng)造良好的環(huán)境。 擬解決途徑 ☆ 加強(qiáng)對 C++的自學(xué) ，必要時(shí)學(xué)校能夠提供針對 C++的專業(yè)培訓(xùn)。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 （保密論文在解密后遵守此規(guī)定） 作者簽名 : 29 二〇 一 〇年 九 月 二十 日 30 致 謝 時(shí)間飛逝，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活很快就要過去，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績的取得 是和一直關(guān)心幫助我的人分不開的。郭謙功老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。 回首四年，取得了些許成績，生活中有快樂也有艱辛。他無論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大的幫 31 助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的 幫助，感謝他耐心的輔導(dǎo)。 在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵(lì)和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。 另外，我還要感謝大學(xué)四年和我一起走過的同學(xué)朋友對我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活 的很充實(shí)，給我留下了很多難忘的回憶。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進(jìn)步。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。如果獲得資助，我與本項(xiàng)目組成員將嚴(yán)格遵守學(xué)校的有關(guān)規(guī)定，在不影響課程學(xué)習(xí)的同時(shí)，保證項(xiàng)目研究工作的時(shí)間，并按計(jì)劃認(rèn)真開展研究工作， 在項(xiàng)目研究過程中或結(jié)束時(shí)，接受學(xué)校對本項(xiàng)目的中期檢查和結(jié)題驗(yàn)收，并按時(shí)提交工作總結(jié)和結(jié)題報(bào)告。 23 團(tuán)隊(duì)力量 ☆ 小組成員具備較強(qiáng)的思維能力與動(dòng)手能力，對科研有著極強(qiáng)烈的興趣，具 有團(tuán)結(jié)和吃苦耐勞的精神。 ☆ 2020 年 3 月，我們就果樹主干及其支干的圖像信息提取作了詳細(xì)討論，并 積極收集資料，與導(dǎo)師交流，為今后的實(shí)驗(yàn)研究奠定基礎(chǔ)。 ☆ 根據(jù)試驗(yàn)的過程記錄和成果總結(jié)，撰寫試驗(yàn)的工作檢查表和結(jié)題報(bào)告。分工明確。 3. 本項(xiàng)目的創(chuàng)新之處 ☆ 采用了單一研究方法，即只對樹木的主干和枝干的圖像進(jìn)行信息處理，而不是整棵樹。 恢復(fù)遮擋樹枝 18 ☆ 在樹枝識別時(shí)由于遮擋等原因，有時(shí)會(huì)造成識別出的樹枝發(fā)生中斷的情況 ，由于前面有樹葉遮擋，從而使識別出的樹枝發(fā)生中斷，但某些區(qū)域的樹枝是實(shí)際存在的，機(jī)械手路徑規(guī)劃時(shí)將視此處為無樹枝狀態(tài)，若機(jī)械手從此處通過將與樹枝相碰，造成機(jī)械手的損壞，因此，必須恢復(fù)被遮擋的樹枝。使獲得 的細(xì)線能夠準(zhǔn)確代表對象物的形狀，細(xì)線化處理必須滿足以下要求： （ 1）線寬為一個(gè)像素；（ 2）細(xì)線位置基本處于原線寬的中心；（ 3）保持圖形的連接性不變，并且不能出現(xiàn)孔和點(diǎn)的新生或消失現(xiàn)象；（ 4）圖形端部 17 基本不