基于轮廓特征的植物叶片识别系统
《自然生长状态下植物叶片特征提取与识别方法研究》范文
《自然生长状态下植物叶片特征提取与识别方法研究》篇一一、引言植物叶片作为植物生理生态的重要体现，其形态、颜色、纹理等特征是植物识别和分类的重要依据。
随着计算机视觉技术的快速发展，自然生长状态下植物叶片特征提取与识别方法的研究已成为植物学、计算机科学和人工智能等领域的研究热点。
本文旨在探讨自然生长状态下植物叶片特征提取的方法及识别技术，以期为植物分类、生态环境监测等提供有效工具。
二、植物叶片特征提取方法1. 形态特征提取形态特征是植物叶片最直观、最明显的特征，包括叶片的形状、大小、边缘等。
通过图像处理技术，可以提取出叶片的轮廓、面积、周长、长宽比等形态特征。
此外，还可以利用边缘检测算法提取叶片的边缘特征，如边缘的曲率、分叉点等。
2. 颜色特征提取植物叶片的颜色是反映其生理状态和生长环境的重要特征。
通过颜色空间转换和颜色直方图等方法，可以提取出叶片的颜色特征。
常见的颜色空间包括RGB、HSV、Lab等，可以根据不同的需求选择合适的颜色空间进行特征提取。
3. 纹理特征提取纹理特征是描述植物叶片表面细节的重要特征，包括叶片表面的粗糙度、纹路等。
通过灰度共生矩阵、自相关函数等方法，可以提取出叶片的纹理特征。
此外，还可以利用小波变换等信号处理方法对叶片纹理进行多尺度分析。
三、植物叶片识别方法1. 传统识别方法传统识别方法主要依赖于人工设计的特征描述符和分类器。
例如，通过提取叶片的形态、颜色、纹理等特征，结合支持向量机、随机森林等分类器进行识别。
然而，这种方法需要大量的手工设计和调参工作，且对不同种类植物的识别效果可能存在差异。
2. 深度学习识别方法随着深度学习技术的发展，基于深度学习的植物叶片识别方法逐渐成为研究热点。
通过构建卷积神经网络等深度学习模型，可以自动学习和提取叶片的特征，实现端到端的识别。
这种方法无需手动设计特征描述符和分类器，具有较高的识别准确率和鲁棒性。
四、实验与分析为了验证上述方法的有效性，我们进行了实验分析。
植物叶片提取生物特征预处理
植物叶片提取生物特征预处理
植物叶片提取生物特征是一种常见的生物学研究方法。
在进行叶片特征分析之前，需要进行预处理操作，以确保叶片图像质量和特征提取准确性。
常见的预处理方法包括以下步骤：
1. 图像采集：选择合适的拍摄设备和拍摄环境，确保叶片图像清晰、无瑕疵。
2. 图像增强：通过图像增强技术，如灰度拉伸、直方图均衡化等，提升图像质量和对比度。
3. 去噪处理：使用去噪滤波算法，如中值滤波、高斯滤波等，去除图像中的噪声干扰。
4. 图像分割：采用图像分割算法，如基于阈值的分割、边缘检测等，将叶片从背景中分离出来。
5. 特征提取：通过图像处理算法，如形态学运算、轮廓提取等，提取叶片的形态、纹理、颜色等生物特征。
经过以上预处理步骤，可以得到清晰、准确的叶片图像和可靠的生物特征数据，为后续的生物学研究和应用提供支持。
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基于机器视觉的植物检测与识别研究
基于机器视觉的植物检测与识别研究随着人工智能和机器学习的快速发展，基于机器视觉的植物检测和识别技术逐渐成为一个热门研究领域。
这种技术可以帮助农业从业者快速地了解和监测植物的生长状态，以及及时发现病虫害等问题。
本文将从技术原理、发展现状和未来趋势三个方面进行探讨。
一、技术原理机器视觉技术的核心在于图像处理，而图像处理技术则需要很多基础知识作为支撑，例如图像采集、预处理、特征提取和分类。
首先，对于植物检测和识别来讲，图像采集阶段是非常重要的，因为不同的光线、角度和环境会对植物的颜色、形态和纹路产生影响。
因此，为了得到更加准确的图像，需要进行背景去除、白平衡和亮度均衡等预处理操作。
接着，特征提取是植物识别的关键环节，它是从图像中提取出与植物有关的特征参数，用来对植物进行分类和识别。
特征提取一般从图像的颜色、形状、纹路等方面入手，通过对这些方面进行分析，提取出植物的特征参数。
最后，分类器的作用是将提取出的特征参数进行判别，然后将输入的图像分类为相应的植物种类。
二、发展现状随着机器视觉技术的不断发展，植物检测和识别技术也得到了广泛的应用。
例如，在苹果种植中，可以使用机器视觉来监测苹果的果实和叶片，判断是否发生了病虫害等问题。
另外，在花卉和园艺领域，机器视觉也可以帮助种植者和园林管理者更好地了解和监测植物的生长状态。
例如，可以使用机器视觉技术来判断植物的生长速度、发育程度和植株健康情况等。
此外，机器视觉技术还在以大规模的应用到林业、草地和农业生态系统监测中，可以快速并准确的盘点植物分类计数。
三、未来趋势基于机器视觉技术的植物检测和识别研究，将会在未来得到更广泛的应用。
特别是随着物联网技术的不断发展，植物检测和识别技术将会和农业、园林和林业等领域的其他技术进行深度融合，实现智慧农业的目标。
同时，基于机器学习的技术将会不断提高植物检测和识别的准确率和效率，以满足用户对植物监测和识别的需求。
综上所述，基于机器视觉的植物检测与识别研究是一个发展前景良好的领域。
人工智能经典案例 叶片识别
人工智能经典案例叶片识别叶片识别是人工智能领域的一个经典案例，它主要用于辨识和分类不同类型的叶片。
叶片识别可以应用于植物学研究、农业生产、环境保护等领域，对于识别和分类叶片具有重要的意义。
下面列举了10个与叶片识别相关的经典案例。
1. 植物分类与识别：叶片是植物的重要特征之一，通过对叶片的形态、纹理、颜色等特征进行识别和分类，可以帮助植物学家更准确地鉴定植物的种类。
2. 农作物病虫害识别：不同病虫害对农作物的叶片造成不同的损害，通过识别受害叶片的形态和纹理特征，可以帮助农民及时采取合适的防治措施，提高农作物产量和质量。
3. 植被监测与评估：利用叶片的颜色和纹理特征，可以对植被覆盖、叶绿素含量、植物生长状态等进行监测和评估，为生态环境保护和生态恢复提供科学依据。
4. 林业资源调查：通过对森林中各种树木叶片的形态特征进行识别和分类，可以实现对森林资源的调查和监测，为林业管理和保护提供决策支持。
5. 植物药材鉴定：不同草药植物的叶片具有不同的形态和纹理特征，通过识别草药叶片的特征，可以帮助药材鉴定师准确识别和鉴别草药的真伪和质量。
6. 禾本科植物分类：禾本科植物是重要的农作物和牧草植物，通过对禾本科植物叶片的形态特征进行分类和识别，可以帮助农民和植物学家更好地管理和利用禾本科植物资源。
7. 地质勘探中的叶片识别：在地质勘探中，通过对叶片化石的形态特征进行识别和分类，可以判断化石所属的植物种类和生长环境，为古地理和古气候研究提供重要依据。
8. 环境污染监测：叶片是环境污染的重要指示物之一，通过对叶片的形态和生理指标进行识别和监测，可以评估环境污染程度，为环境保护和治理提供科学依据。
9. 叶片质量评估：通过对叶片的颜色、纹理和形态特征进行识别和分析，可以评估叶片的质量和生理状态，为植物生长状况的监测和管理提供参考。
10. 智能农业中的叶片识别：利用人工智能技术和图像识别算法，结合对叶片的形态和纹理特征进行识别和分类，可以实现智能农业中的自动化管理和决策，提高农作物的产量和质量。
一种基于ImageJ软件的植物叶片表型参数测量方法
一种基于ImageJ软件的植物叶片表型参数测量方法近些年来，随着计算机技术和图像处理算法的不息进步，基于图像信息的植物表型测量方法越来越受到探究者们的关注。
植物叶片表型参数的测量对于植物形态学、生理学和遗传学等领域的探究具有重要意义。
传统的测量方法往往耗时耗力且易引起人为误差，因此，探究人员亟需一种准确、高效的测量方法来分析和比较不同植物叶片的形态特征。
ImageJ是一种图像处理软件，其提供了丰富的图像处理和分析功能，广泛应用于医学、生物学、工程和材料科学等领域。
基于ImageJ软件的植物叶片表型参数测量方法可以极大地简化测量过程，并提高测量结果的准确性和可重复性。
起首，我们需要得到植物叶片的数字图像。
可以利用数码相机或显微镜等设备，将植物叶片摄影或拍摄下来，并将图像导入到ImageJ软件中。
接下来，我们可以利用ImageJ软件的图像预处理功能对图像进行必要的调整，包括裁剪、旋转和调整亮度、对比度等。
通过这些预处理，可以使叶片图像更加明晰、准确，为后续的参数测量做好筹办。
第二步，我们需要选择合适的测量方法和工具。
基于ImageJ软件，我们可以利用其丰富的测量工具和测量算法，来测量植物叶片的形态特征。
比如，我们可以利用ImageJ软件的线性选择工具，测量叶片的长度和宽度。
同时，通过描绘叶片外轮廓的自动阈值处理和粒子分析工具，我们可以测量叶片的面积、周长和外形系数等参数。
此外，ImageJ软件还提供了多种滤波和分割方法，可以援助我们处理含有复杂纹理或背景的叶片图像，从而准确地测量叶片的表型参数。
最后，我们需要对测量结果进行统计分析和比较。
ImageJ软件提供了丰富的数据分析和可视化工具，可以便利地对测量结果进行统计、分布和相关性分析。
同时，我们还可以利用ImageJ软件的扩展插件，比如MorphoJ，来进行更复杂的外形和尺寸分析。
通过这些分析工具，探究人员可以对不同植物的叶片形态进行比较，找出具有显著差异的表型参数，并进一步探究与植物遗传、环境和生长发育的相关性。
基于配准与参数迭代优化的叶片面轮廓度评定方法研究
基于配准与参数迭代优化的叶片面轮廓度评定方法研究摘要：本文提出了一种基于配准与参数迭代优化的叶片面轮廓度评定方法，该方法可以准确测量和评估叶片的表面轮廓度，为叶片设计与制造提供参考。
该方法通过配准叶片的CAD模型和实际叶片的三维扫描数据，并利用参数迭代优化的算法来修正模型参数，从而得到更准确的叶片表面轮廓度结果。
实验证明，该方法可以有效地提高叶片表面轮廓度的测量精度和评估准确度。
1. 引言叶片是旋转机械中重要的组成部分，其表面轮廓度对机械的运行性能和效率有着重要影响。
因此，正确评定叶片表面轮廓度是提高机械性能的关键。
传统的叶片表面轮廓度评定方法存在一定的局限性，无法准确测量和评估叶片的实际表面轮廓度。
为了解决这一问题，我们提出了基于配准与参数迭代优化的叶片面轮廓度评定方法。
2. 方法2.1 CAD模型生成首先，根据叶片的设计要求，利用CAD软件生成叶片的三维模型。
该模型包含叶片的形状、尺寸和曲线等重要参数。
2.2 叶片扫描与数据获取其次，利用三维扫描仪对实际叶片进行扫描，获取叶片表面的三维数据。
这些数据将用于后续的配准和参数迭代优化。
2.3 配准与参数迭代优化通过对CAD模型和扫描数据进行配准，使两者之间的差异最小化。
通过迭代优化算法，调整参数并计算模型与实际数据之间的误差。
该过程将迭代进行，直到达到收敛条件。
2.4 叶片表面轮廓度评定最后，根据配准与参数迭代优化后的结果，计算叶片的表面轮廓度。
可以使用数学模型或者计算机算法对叶片的表面进行分析，并得到对应的评定结果。
3. 实验与结果我们针对某型号叶片进行了实验，并将本文提出的方法与传统方法进行对比。
实验结果表明，基于配准与参数迭代优化的叶片面轮廓度评定方法能够获得更准确的评定结果。
4. 讨论与总结本文提出的基于配准与参数迭代优化的叶片面轮廓度评定方法在实践中证明了其有效性和准确性。
该方法可以广泛应用于叶片设计与制造领域，为提高机械性能和效率提供了重要参考。
基于边缘检测的图像识别系统研究和实现
• 191•引言：计算机视觉（Computer Vision ）是在数字图像处理的基础上发展起来的新兴学科；从信息处理的层面研究视觉信息的认知过程，研究视觉信息处理的计算理论和计算方法。
它作为一门综合性的交叉学科，在航空航天、医学影像、工业控制、地理遥感信息处理等方面发挥的重要的应用。
1 方案设计本文通过航空航天项目为研发背景配合民用图片作为效果说明。
本文依据项目设计图像处理系统实现对输入的各种传感器一维数据的拟合成二维数据，形成数字图像形式，然后通过平滑，分割，边缘提取，特征提取（分类）等步骤处理，形成新的数字图像（二维数据），最后将处理后的二维数据再转换成其他传感器所需要的数据流，供其他设备或者传感器进行应用，整个图像处理系统在QT 平台上用C/C++语言实现。
如图1所示。
图1 系统数据流示意图2 主要实现过程2.1 图像生成对原始数据进行拟合和提取形成图像处理所需的二维矩阵。
2.2 图像平滑在本文描述的系统中采用中值滤波对图像进行图像预处理。
2.3 图像边缘检测图像边缘是指局部区域亮度有阶跃变化的像素点的集合。
边缘广泛存在于物体与背景之间、物体与物体之间、基元与基元之间，它是图像分割所依赖的重要特征。
边缘检测算子检查每个像素的邻域并对其灰度变化率进行量化，也包括方向的确定。
大多数使用基于方向导数掩模求卷积的方法。
边缘检测算子通常由两个边缘检测模板组成。
图像中的每个像素分别用这两个模板做卷积，得到两个方向上的梯度G_1和G_2，为了减少运算量，有时也使用近似值G=|G_1 |+|G_2 |。
梯度方向。
本文描述的系统采用的是sobel 算子为基础构建的Canny算子：（1）Sobel 算子的提出者Irwin Sobel 在1968-1973年提出了该算法，Sobel 算子对于象素的位置的影响做了加权，可以降低边缘模糊程度，因此检测效果更好。
（2）Canny 算子是John F. Canny 于1986年提出的一个多级边缘检测算法。
基于图像分析的植物叶片识别技术综述
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基于图像分析的植物叶片识别技术
基于图像分析的植物叶片识别主要有图像预处理 、 叶片特
将 CSS 匹配方式运用到叶片的进一步识别分类中 ， 保 基于上下文特征的匹配方法
证了识别的准确性。 2. 1. 2 形状上下文（ shape context） 的描述方法是指以目标轮廓的 有限点集合来表示物体特征的方法 。 基于上下文特征的匹配 方法的基本思想是以有限点集来表示待匹配的图像物体 ， 利用 得到匹 形状直方图计算与模板图像的形状上下文特征匹配度 ， 配度最小值的模板， 从而确定测试图像的类别 。 基于上下文特征的匹配方法进行植物叶片识别是一种利 用叶片形状轮廓上的一组离散点集表示叶片 ， 从而进行形状匹 配， 用匹配度实现植物叶片识别的方法 。 在植物叶片识别中， 对植物叶片图像进行轮廓提取 ， 选取叶片轮廓或者边缘上的一 p2 ， …， p n ｝ 表示叶片的形状信息， 组离散点集合 p = ｛ p1 ， 从而得 到 n 个形状直方图。对于叶片形状， 选取了 n 个边界离散点之 就可以用 n 个矩阵描述它的形状特征 。 得到形状直方图 后， 后， 需要对任意的两个目标对象进行相应形状直方图的匹配程 度计算， 即进行两个目标对象的相似度测量 。 相似度测量式为
［1 ］
人类以及环境的关系最为密切 。 由于人类生产活动造成了植 物物种的灭绝， 而植物在维持生物平衡 、 水土保持等方面又起 着重要作用； 同时， 植物农业作为国民经济的命脉 ， 是人们生活 提高农业生产需要农业植物的精细数据 ， 因 生产的基础部分， 此植物分类与识别具有非常重要的意义 。 植物的分类与识别一般选取植物的局部特征 ， 如植物的 叶、 花、 果、 茎、 纸条等特征。这些器官都有各自的分类价值 ， 但 是相比起植物其他的器官 ， 植物叶片的存活时间较长 ， 在一年 的大部分时间内都可较为方便地采集到 ， 所以常作为植物的识 别特征和认识植物的主要参照器官 ； 同时叶形是研究植物物种 的形态变异和分化的一个非常好的指标 ， 因此基于叶片的识别 是识别一种植物最直接有效且最简单的方法 。 传统的叶片分类识别需要操作者有丰富的分类学知识和 长期的实践经验， 且工作效率低、 工作量大、 数据存在一定的主 观性， 而这些都会影响到识别的客观性与精确性 。由于植物叶 片基本处于一个平面状态 ， 适合进行二维图像加工处理 。随着 计算机的应用， 探索如何利用计算机快速准确地识别植物叶 片， 是解决这些问题的一个切实可行的新途径 。因此研究基于
《自然生长状态下植物叶片特征提取与识别方法研究》范文
《自然生长状态下植物叶片特征提取与识别方法研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，植物学研究逐渐与计算机视觉、图像处理等跨学科领域结合，推动了植物叶片特征提取与识别技术的迅速发展。
叶片作为植物的基本构成单元，其特征蕴含了丰富的生物学信息。
本文将探讨自然生长状态下植物叶片特征提取与识别的方法，分析并优化当前的研究策略。
二、自然生长状态下植物叶片特征分析1. 叶片的形态特征：自然生长状态下的植物叶片形态各异，包括形状、大小、边缘轮廓等。
这些形态特征是植物分类和识别的重要依据。
2. 叶片的纹理特征：叶片的纹理特征反映了叶片表面的微观结构，如叶脉分布、细胞排列等。
这些特征对于植物种类的区分具有重要意义。
3. 叶片的光谱特征：叶片的光谱特征包括其反射和吸收的光谱信息，反映了叶片的化学成分和生理状态。
这些信息在植物生态学和农学等领域具有重要应用价值。
三、植物叶片特征提取方法研究1. 基于图像处理技术的特征提取：通过图像处理技术，提取叶片的形态、纹理等特征。
例如，使用边缘检测算法提取叶片边缘信息，使用纹理分析算法提取叶脉分布等。
2. 基于光谱分析的特征提取：利用光谱仪器获取叶片的光谱信息，分析其反射和吸收的光谱特征。
这些特征可以用于植物的种类识别、病虫害诊断等。
3. 深度学习在特征提取中的应用：近年来，深度学习在植物叶片特征提取中发挥了重要作用。
通过训练深度神经网络，可以自动学习并提取叶片的高维特征，提高识别的准确性。
四、植物叶片识别方法研究1. 基于传统机器学习算法的识别方法：利用已提取的叶片特征，结合传统机器学习算法（如支持向量机、随机森林等）进行识别。
这些方法在特定条件下具有较高的识别率。
2. 基于深度学习的识别方法：利用深度神经网络对叶片图像进行端到端的识别。
通过训练大量的图像数据，深度神经网络可以自动学习和提取有效的特征，实现高精度的植物叶片识别。
五、实验与分析本文通过实验验证了上述方法的有效性。
实验数据集包括多种自然生长状态下的植物叶片图像和光谱信息。
基于计算机视觉的植物病害检测与诊断系统
基于计算机视觉的植物病害检测与诊断系统植物病害是引起农作物减产、甚至死亡的主要因素之一。
及早检测和诊断植物病害对农业生产的保护具有重要意义。
然而，传统的植物病害检测方法通常需要人工操作，耗时耗力且容易受主观因素的影响。
随着计算机视觉技术的发展，基于计算机视觉的植物病害检测与诊断系统逐渐受到关注和应用。
基于计算机视觉的植物病害检测与诊断系统利用图像处理和机器学习的方法，通过对植物受感染部位的图像进行分析和识别，实现自动化的植物病害检测与诊断。
该系统一般包括图像采集、图像预处理、特征提取和分类识别等模块。
首先，图像采集是基于计算机视觉的植物病害检测与诊断系统的第一步。
利用高分辨率的数字相机或移动设备，可以轻松地获取植物受感染部位的图像。
为了提高图像质量，减少噪声，图像采集时应注意光照条件，选择清晰明亮的环境，并确保图像没有明显的失真。
其次，图像预处理是基于计算机视觉的植物病害检测与诊断系统的重要环节。
图像预处理主要包括图像去噪、图像增强、图像分割等步骤。
对于图像去噪，可以采用滤波器进行降噪处理，如中值滤波器、高斯滤波器等。
图像增强可以通过对比度增强、直方图均衡化等方法来实现。
而图像分割则是将图像分割为不同的区域，以便于后续的特征提取和分类识别。
然后，特征提取是基于计算机视觉的植物病害检测与诊断系统的关键步骤。
特征提取是从图像中提取出具有代表性的特征信息，用于后续的分类识别。
常用的特征提取方法包括颜色特征、纹理特征、形状特征等。
在颜色特征提取中，可以利用颜色直方图、色彩矩、颜色熵等进行描述。
在纹理特征提取中，可以使用灰度共生矩阵、小波变换等进行描述。
而形状特征提取则可以利用边缘检测、轮廓提取等方法进行描述。
最后，分类识别是基于计算机视觉的植物病害检测与诊断系统的核心任务。
利用机器学习算法和已标注的样本数据集，可以构建分类模型，对植物病害进行识别和分类。
常用的机器学习算法包括支持向量机、随机森林、卷积神经网络等。
基于机器视觉的叶子状植物识别技术研究
基于机器视觉的叶子状植物识别技术研究一、引言在植物学研究中，植物分类学是一个重要的领域。
而在分类学中，叶子特征是识别植物物种的常用方法之一。
基于机器视觉的叶子状植物识别技术是近年来快速发展的一种新技术，它将计算机视觉技术和机器学习算法相结合，可以快速、准确地进行叶子状植物物种的识别和分类。
本文将从机器视觉的基本原理、叶子形态特征提取、分类算法和实验结果等方面综述基于机器视觉的叶子状植物识别技术研究现状。
二、机器视觉基本原理机器视觉是一门研究如何让计算机模拟人类视觉过程的技术。
其基本过程包括图像采集、图像处理和图像分析三个步骤。
图像采集是以相机等设备获取图像信息的过程，其质量直接影响后续的图像处理过程。
图像处理是指通过数字信号处理技术对采集到的图像进行去噪、增强等预处理操作。
图像分析则是通过特征提取、分类识别等方法，将图像转换为信息。
三、叶子形态特征提取叶子是植物最直接的营养器官，它的形态特征直接关系到植物物种的分类。
叶片的形态特征主要包括形状、纹理、边缘、颜色等。
其中，形状特征是叶片最基本的特征，也是分类识别中最为重要的特征。
现有的叶片形状特征提取方法主要包括：边缘提取、轮廓提取、角点检测等。
另外，纹理特征是指叶片表面细微的形态特征，通过分析叶片的纹理信息可以对叶片进行更加全面准确的分类识别。
四、分类算法分类算法是基于机器学习的技术，主要分为有监督学习和无监督学习两种。
无监督学习是指将数据集划分为几个类别，使得每个类别内部数据尽可能相似，而不考虑标记；有监督学习则是根据已标记的数据集来训练分类器，再对未知数据进行分类预测。
常见的分类算法包括决策树、神经网络、支持向量机、朴素贝叶斯等。
五、实验结果基于机器视觉的叶子状植物识别技术已经得到了广泛的应用，其实验结果也十分可喜。
例如，使用卷积神经网络对叶子状植物进行分类识别，可以达到较高的分类准确率。
对于不同植物物种，使用不同的特征提取方法和分类算法可以得到比较好的分类效果。
基于形状特征的植物叶片在线识别方法
移动中心超球分类器对叶片进行识别； 张宁等 [4] 提出了 一种基于克隆选择算法和 K 近邻的植物叶片识别方法； 张善文等[5]提出了基于监督正交局部保持映射的植物叶 片图像分类方法； 董红霞等 [6] 提出了一种基于形状与纹 理特征， 采用 BP 神经网络的分类方法。在基于移动平台 植物叶片识别领域相关的研究同时也不断取得进展。 Husin 等[7]开发了一种嵌入式手持设备， 该设备在监督学 习的前提下可以实现草本植物叶片的分类； 陈芳等 [8] 结
1.江南大学 轻工过程先进控制教育部重点实验室， 江苏 无锡 214122 2.江南大学 经编技术教育部工程研究中心， 江苏 无锡 214122 1.Ministry of Education Key Laboratory of Advanced Process Control for Light Industry, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122, China 2.Engineering Research Center of Warp Knitting Technology Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi, Jiangsu 214122, China LI Yang, LI Yueyang, LUO Haichi, et al. Online plant left recognition based on shape features. Computer Engineering and Applications, 2017, 53 （2） ： 162-165. Abstract： As to the problems of traditional plant recognition methods for heavy workload, inefficiency and hard to guarantee the objectivity of the data, a plant leaf recognition algorithm based on shape features is presented and an Android application of online plant leaf recognition based on C/S model is developed in this paper. Firstly, the leaf image is preprocessed to get the leaf contour. Then, the traditional shape features and two new ones, the contour convex ratio for plant leaf and the variance of contour curvature, are extracted. Finally, the plant is recognized by using KNN-SVM. Experimental results show that the higher recognition rate can be obtained by using the proposed method compared to some existing algorithms. Also the Android application is stable and reliable for user’ s requirement. Key words： plant recognition; shape features; Android; K-Nearest Neighbor-Support Vector Machine （KNN-SVM） 摘 要： 针对传统植物识别方法工作任务量大， 效率低下以及难以保证数据客观性的问题， 提出了一种基于形状特 征的植物叶片识别算法， 并开发了一款 C/S 模式的植物叶片在线识别 Android 应用。叶片图像经预处理后， 提取叶 片的轮廓凸包顶点比、 轮廓曲率方差等形状特征， 采用 KNN-SVM 对叶片进行分类识别。实验结果表明， 相比于一 些已有识别算法， 该算法可以达到更高的识别率； 该 Android 应用稳定可靠， 可以满足用户的需求。 K 近邻算法-支持向量机 关键词： 叶片识别； 形状特征； Android； （KNN-SVM） 文献标志码： A 中图分类号： TP391.4 doi： 10.3778/j.issn.1002-8331.1504-0233
叶子结构细节特征提取技术的最新研究
叶子结构细节特征提取技术的最新研究叶子是植物体中最重要的组成部分之一，其形态和结构反映了植物的遗传信息和环境适应性。
因此，准确地描述叶子的形态和结构，对于植物分类学、植物生态学等领域研究具有重要的意义。
而其中的关键之一就是通过图像分析自动化地提取叶子结构中富含信息的特征，以便进一步的量化和比较。
在此基础上，相关研究人员提出了一系列叶子结构细节特征提取技术，以下将对其进行细致的阐述。
一、几何特征提取几何特征提取是最基础、也是最常用的特征提取方法之一。
例如，叶片的长度、宽度、形态指数等特征都可以通过对图像进行分析来计算得出。
但是，仅凭几何特征往往难以完整地描述叶子的形态和结构。
因此，发展出了其他的特征提取方法。
二、纹理特征提取叶片的纹理是非常富有信息量的，每个叶子的纹理都有其独特的特点。
因此，对叶片的纹理进行分析可以提取出叶子的细节特征。
这种方法需要对图像中每一像素的灰度值进行计算和比较。
例如，LBP（Local Binary Pattern）算法就是一种常用的纹理特征提取方法。
它使用3x3像素的邻域内中心像素与其周围8个像素的灰度值进行比较，根据灰度值的大小判定中心像素的二进制码，并将其转换为十进制数。
这样，就可以得到一个9位二进制数字（中心像素与周围8个像素的灰度值比较结果），表示这一像素点的纹理特征。
通过对整个图像每个像素进行LBP计算，得到一个由数字组成的纹理特征向量，进而实现对叶子结构细节特征的提取。
三、形状特征提取形状特征提取是基于叶片边缘轮廓的特征提取方法。
通过对边缘轮廓的处理和特征提取，可以获得包括叶片周长、离心率、形状系数等特征，以及各种线条和角度等几何形状信息。
此外，还可以利用叶缘的曲率信息来进行形状特征提取。
曲率是描述叶片表面上点的曲率量的一个重要指标，也是表征叶片形状的一种特征。
利用曲率信息进行形状特征提取的方法，主要是通过对叶片边界曲率的计算和分析，求得曲率极值点的位置、数量和分布等特征。
《自然生长状态下植物叶片特征提取与识别方法研究》范文
《自然生长状态下植物叶片特征提取与识别方法研究》篇一一、引言在自然界中，植物种类繁多，每一种植物都以其独特的形态、结构和功能为特征。
在科学研究及农业生产中，植物的准确识别至关重要。
叶片作为植物的重要部分，其特征提取与识别方法的研究对于植物分类、生态研究及农业应用具有重要意义。
本文将针对自然生长状态下植物叶片特征提取与识别方法进行研究。
二、植物叶片特征提取（一）形态学特征提取形态学特征是植物叶片最直观、最明显的特征，包括叶片的形状、大小、颜色、纹理等。
通过图像处理技术，可以提取出这些形态学特征。
例如，可以利用图像分割技术将叶片从背景中分离出来，然后通过边缘检测算法提取出叶片的轮廓；利用直方图统计法可以提取出叶片的颜色和纹理特征。
（二）光谱特征提取光谱特征是植物叶片的重要特征之一，通过光谱分析可以获取叶片在不同波长下的反射和吸收情况。
目前，高光谱成像技术被广泛应用于植物叶片的光谱特征提取。
该技术可以通过获取植物叶片的连续光谱信息，提取出其光谱反射率、吸收率等特征。
（三）生物化学特征提取生物化学特征是指植物叶片的化学成分，如叶绿素含量、水分含量等。
这些特征可以通过化学分析或生物传感器进行提取。
例如，叶绿素含量是植物光合作用的重要指标，可以通过测量叶片的叶绿素荧光等方法进行提取。
三、植物叶片识别方法（一）基于形态学特征的识别方法形态学特征是植物叶片识别的基本依据。
通过提取出的形态学特征，可以利用机器学习算法进行分类和识别。
例如，可以利用支持向量机（SVM）、神经网络等算法对不同种类的植物叶片进行分类和识别。
（二）基于光谱特征的识别方法光谱特征具有较高的稳定性和特异性，可以有效地用于植物叶片的识别。
通过高光谱成像技术获取的连续光谱信息，可以提取出各种植物的特征光谱曲线，进而利用光谱匹配算法进行植物种类的识别。
（三）基于生物化学特征的识别方法生物化学特征反映了植物叶片的生理状态和健康状况，对于植物的识别和分类也具有重要意义。
植物智能识别系统设计与实现
植物智能识别系统设计与实现植物是生态系统中最重要的成员之一，它们在整个生态系统中具有至关重要的作用。
对于生态环境的监测与评估，植物识别是不可缺少的。
在过去，植物识别需要依靠人工鉴别，但是这种方法需要大量的时间和精力，并且容易出现误识别。
随着计算机技术的不断发展，植物智能识别系统的设计与实现已经成为研究的热点之一。
一、植物智能识别系统概述植物智能识别系统是一种基于计算机视觉技术的自动化识别系统。
它可以将采集到的植物图片进行分析和处理，从而快速准确地鉴别植物的种类、生物学特征等信息。
植物智能识别系统由三部分组成：采集设备、数据预处理和特征提取、分类识别算法。
其中采集设备包括相机、扫描仪、光学显微镜等，数据预处理和特征提取过程包括图像去噪、分割、特征提取等，分类识别算法包括人工神经网络、支持向量机、决策树等。
二、数据预处理和特征提取在进行植物智能识别前，需要对采集到的植物图片进行预处理和特征提取。
图像预处理主要包括图像去噪、图像分割和图像增强。
图像去噪是通过应用一些降噪算法来减少图像中的噪声，从而使得后续处理更加准确和可靠。
常用的降噪算法包括中值滤波、高斯滤波、小波变换等。
图像分割是将植物图像分割成多个区域，这些区域可以代表不同的物体或区域。
常用的图像分割算法包括阈值分割、区域生长法、边缘检测等。
图像增强是对图像进行调整，使其更加容易分析和鉴别。
常用的图像增强算法包括直方图均衡化、对比度拉伸等。
特征提取是将图像转换成一组容易处理且能够代表植物生物学特征的数据。
建立向量空间模型，将植物图像转换成一组特征向量，从而对植物进行性状描述。
常用的特征提取算法包括颜色特征、形状特征、纹理特征等。
在颜色特征方面，可以使用颜色直方图或颜色矩进行描述，这可以在不同的光照条件下提高识别的准确性。
形状特征描述包括周长、面积、半径等，这些特征可以有效地鉴别不同的植物物种。
纹理特征是描述不同区域之间纹理变化的统计特征，这些特征可以用于识别具有相似纹理的植物。
基于图像处理的植物病害自动识别与防治系统设计
基于图像处理的植物病害自动识别与防治系统设计植物病害在农业生产中常常给农民带来巨大的经济损失，因此，如何及时准确地识别植物病害并采取相应的防治措施成为一个重要的课题。
基于图像处理的植物病害自动识别与防治系统能够有效解决这一问题，本文将对该系统的设计进行详细介绍。
首先，该系统的核心是一个基于深度学习的图像识别模型。
这个模型通常是由卷积神经网络(CNN)构建而成。
设计过程中，我们需要采集和标记一批带有不同病害特征的植物照片作为训练数据。
然后，使用这些数据训练一个卷积神经网络模型，使其具备识别不同植物病害的能力。
通过深度学习技术，该模型能够学习到不同病害的特征表示，并能够在新的未知图像中准确地识别出植物病害的种类。
其次，为了使系统能够在现实场景中实时运行并准确识别病害，我们将借助于边缘计算和云计算的技术。
具体而言，我们将在植物园区或农田设置带有图像采集功能的设备，这些设备可以自动拍摄植物图像，并将图像数据传输到边缘服务器。
在边缘服务器上，我们部署预训练好的深度学习模型进行图像识别处理，并将识别结果传输到云服务器。
在云服务器上，我们可以对大量的数据进行分析和管理，并将结果反馈给农民或相关专家。
此外，系统还应该具备一定的数据管理和分析功能。
例如，我们可以将历史图像数据存储在云服务器中，并利用这些数据进行植物病害的趋势分析。
这样一来，我们就可以预测和预防未来的病害发生，并采取相应的防治措施。
同时，系统还可以根据不同病害的特点，为农民提供相应的防治建议和操作指导，帮助他们更好地管理植物病害，提高农业生产效率。
在系统设计中，我们还需要考虑到用户友好性和易用性。
系统应该具备简洁清晰的用户界面，使得用户能够方便地使用该系统进行图像采集、识别和数据分析。
同时，系统还应该具备良好的扩展性，能够适应不同规模和需求的农场或植物园区。
此外，为了保证系统的稳定性和可靠性，我们还需要考虑数据传输的稳定性和信息安全的问题，采取相应的措施进行保护。
基于轮廓特征的目标识别研究
基于轮廓特征的目标识别研究基于轮廓特征的目标识别研究摘要：目标识别是计算机视觉领域的重要研究方向之一。
本文基于轮廓特征展开了一项关于目标识别的研究。
首先介绍了目标识别的背景和意义，随后详细探讨了轮廓特征的定义和提取方法，并结合实例进行了说明。
接着，介绍了常用的目标识别算法，并重点分析了基于轮廓特征的目标识别方法。
最后，通过实验验证了该方法的有效性，并对未来的研究方向进行了展望。
1. 引言目标识别是图像处理和计算机视觉领域的重要研究方向之一。
其在自动驾驶、机器人导航、工业自动化等领域具有广泛的应用前景。
目标识别的关键是从图像中提取出目标的特征信息并进行准确的分类和识别。
2. 轮廓特征的定义与提取方法轮廓特征是目标的外形轮廓在图像中的表现形式。
轮廓特征有助于描述目标的形状和边界信息。
2.1 轮廓特征的定义轮廓特征可以简单地定义为目标的外形边界线。
通过提取轮廓特征，可以获得目标的概貌信息，具有一定的鲁棒性和重复性。
2.2 轮廓特征的提取方法轮廓特征的提取方法多种多样，主要包括基于边缘检测的方法、基于边缘连接的方法和基于区域分割的方法。
2.2.1 基于边缘检测的方法边缘检测是目标识别中常用的方法之一，可以通过检测图像中目标与背景的边界来提取轮廓特征。
常用的边缘检测方法包括Sobel、Canny和Laplacian等。
2.2.2 基于边缘连接的方法边缘连接是在边缘检测的基础上，通过连接边缘点来提取目标的轮廓特征。
常用的边缘连接方法包括霍夫变换和最小生成树等。
2.2.3 基于区域分割的方法区域分割方法将图像分成若干个连通的区域，并通过分析区域的边界来提取轮廓特征。
常用的区域分割方法包括基于阈值分割的方法和基于边缘生长的方法等。
3. 基于轮廓特征的目标识别方法基于轮廓特征的目标识别方法是在提取轮廓特征的基础上，通过对比目标的形状和边界信息来进行分类和识别。
3.1 特征匹配方法特征匹配方法通过计算不同图像间的轮廓特征差异来进行目标的匹配。
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基于轮廓特征的植物叶片识别系统作者：普楠来源：《科技创新与应用》2014年第31期摘要：文章提出了一个基于图像识别的植物叶片识别系统，采用Opencv计算机视觉库在Android平台上进行嵌入式开发，通过调用移动设备摄像头对即时拍摄的150幅植物叶片照片进行物种识别。
比较了包括canny边缘检测和EM分割算法等方法，再通过自适应核的形态学操作进行后期处理，提取到较准确的叶片边缘轮廓信息。
计算轮廓曲率并且统计成曲率直方图特征，最后通过SVM分类器，对特征进行分类，来达到对不同的植物叶片进行识别和分类。
识别率较高，运算速度有待提升。
关键词：图像处理；形态学；EM算法；直方图比对；SVM；支持向量机引言模式识别技术被用于计算机视觉及图像处理领域，近些年得到了飞速的发展，吸引了世界上众多学者参与研究。
如何提取或者测量叶子的特征是一个长期研究中的话题[1]。
这使得模式识别在这个领域的应用面临了一个新的挑战[2][13]。
根据文献[2]，由计算机自动获取现存植物的数据的做法还没有被实施。
而目前国内外针对植物叶片形状特征中的轮廓特征，对植物叶片轮廓提取的方法主要分为基于轮廓和基于区域[3]。
文章通过对现场拍摄的植物叶片照片进行预处理，对比[4]中使用的canny边缘检测，我们采用Expectation-Maximization算法对植物和背景进行图像分割[5]，能在移动平台上以较快的速度获取相对更加准确的边缘信息。
结合文章提出的自适应核植物形态学开闭运算，以达到去除叶片茎的干扰，然后提取植物叶片边缘轮廓的曲率特征。
关于特征的选择，虽然目前已经有许多方法，但大都使用了预定义的特征。
而[9]中使用了一个移动中值中心超球面分类器，因为其需要大量的迭代计算，不适合在移动平台上应用。
相似的做法在[2]中也提出了。
他们的另外一篇论文提出了一个用于叶片形状匹配的简单的动态规划算法，相对[9]而言计算速度有一定提升。
而文章采用采用的多尺度提取轮廓曲率信息，既能有很短的计算时间，通过实验筛选出最具代表性的尺度特征，相比采用"不变矩"或类似于多尺度距离矩阵[10]等尺度不变方法，不仅能保证识别的成功率，而且计算量较小。
以上的很多方法都使用了k-邻域的分类方法[2][8][9]，而有些文章中采用虚拟神经网络的方法。
在[11]中作者结合花和叶子的信息来分类野生的花，[12]中提出一个虚拟神经网络的运用来分类仙人掌。
但是根据[9]中作者所论证的，SVM分类将更有利于对高维特征进行更加精确的分类。
所以文章最后通过SVM训练形成的强分类器，与曲率直方图相交[5]这种方法对比，对其曲率直方图进行分类，使得系统的识别率更加稳定，达到对不同的植物叶片进行识别和分类。
1 提取叶片由于植物在不同的季节颜色变化较大，并且叶片受光照环境的不同，很容易发生颜色的改变；如果以叶片的脉络作为特征，伴随着叶片的生长变化极大，不利于同种物种的准确识别。
同时，为了模拟在真实环境中需要进行现场拍摄，所以在Android平台上进行嵌入式开发。
考虑到移动平台的摄像头像素偏低，我们尽量选择高亮的背景进行拍摄，为了能够提高识别的准确率，只能通过对叶片轮廓形状上的特征进行提取。
这样的话，要获得一个描述充分准确的叶片轮廓形状就显得十分关键。
与canny边缘检测比较而言，使用Expectation-Maximization算法对图像的前景和背景颜色分布进行估计，能够保证提取的轮廓闭合，完整。
如果使用canny边缘检测，在叶脉比较突出的情况下，可能会检测到多个边缘，并且不一定能形成完整闭合的轮廓。
通过EM训练，利用这个训练结果，对独立的每个像素进行分类。
得到一个最初的分割二值图像，如果图像含有噪点可以利用中值滤波进行处理，之后通过Opencv中的FindContour方法取出轮廓，就能保证所得轮廓的完整和边缘曲率信息的精确，然后通过形态学开闭运算及根据连通性进行除去阴影区域和叶片的叶杆。
1.1 通过Expectation-Maximization算法进行初始分割我们初始化每个高斯模型在各自的期望中心附近分布，注意到公式中的系数为0.5，当采用两个相等权重的高斯分布时，从新图像中读入数据，函数能收敛到相应的阈值。
特征提取就通过EM分割，交替地使用每个像素估计当前参数，然后在使用新参数对像素点进行预测，从而更新和修正参数，反复迭代直至收敛。
我们将拍摄图片按比例缩放为400*400像素，比较了不同的采样方式。
首先，采取生成随机二维数组，作为采样像素点的横纵坐标，采样点数为总像素数量的百分之一；其次，选择存储图像的矩阵中，每隔10个像素点取一个采样点，从像素点（10，10）开始，同样采样点数为总像素数量的百分之一。
结果表明，采用第二种采样的方式更有利于初始分割图像的准确性。
其原因是当拍摄者在对叶片进行拍摄时，主观的会将叶片置于整幅图像的中心，而采用网格状取样方式，能对采样点的不同类型有一个全面的覆盖。
然而对于光照产生的阴影和叶片上比较薄的部分，或者由于拍摄摄像头像素过低，以至于照片模糊，有可能使得叶片边缘会有一些噪点，增加中值滤波，可以消除这一影响。
1.2 使用形态学操作去除错误预测区域在EM处理之后，每个像素点都根据其在EM处理中和两个高斯之间的关系被认定为叶子或者是背景上的像素。
这就导致了一开始的分割中有时候会存在因为不均衡的背景、阴影或者图像中多余的物体而产生错误预测区域。
另外，图像中多余的边缘信息也会导致错误分割区域，这是因为在实验时，我们通常会在叶子后面放置一张白纸来产生一个高亮的背景，之后拍摄照片，这些照片有的会拍到白纸的边缘，从而产生潜在的错误预测区域。
因为叶片的柄，较叶面而言大多都比较狭长，在进行一个形态学开运算之后，也就是一系列的膨胀和腐蚀操作过后，二值图像会分离成一系列相互不连通的区域，而去除茎不应该增加相互不连通区域的数量，所以我们认为这样的候选部分最可能是杆，所以我们通过顶帽算法将茎提取出后，在原图上修剪掉这一部分，剩下的就只剩叶面了，如图1、图2。
1.4提取结果经过以上步骤，叶片的边缘形状提取到此完成，在安卓4.0系统普通手机上需要一共运行3.27s，主要花费时间为EM预测，占总时间的72.3%。
不过这一系列操作对于没有叶柄的图1来说，去茎处理之后，会损失一定的边缘信息，应该如何解决或图像恢复，文章尚且没有做更多的研究。
2 曲率特征的计算和存储2.1 曲率的计算对于不同拍摄者的不同拍摄尺度选择，会使得有时叶片面积占整幅照片面积比例过小，有的过大，所以只有使用多尺度的叶片形状特征，才可以有效地分辨不同种类的植物叶片。
对于离散的点来说，要求轮廓的曲率并不能够直接求取，由于我们考虑到在移动平台上不能够进行长时间大量的运算，只能够借由在叶片轮廓上，以轮廓点为半径画圆，统计在院内的像素为叶片的像素点数，来广义的表示该点处的曲率值[13]，曲率越大，园内的叶片像素点数越接近圆面积的一半，如图3、4所示。
我们尝试从叶片轮廓的某一点出发，按照顺时针顺序，选取不同的尺度，计算轮廓曲线的曲率大小，形成一组关于轮廓点序列和其在不同尺度下所对应的曲率值的向量，将其转化成矩阵形式可以在表示成横坐标为轮廓点的序号，纵坐标表示为尺度大小，而横纵坐标所对应的值就是这一点，在这一尺度下的曲率大小。
我们取了1～30个像素大小的不同尺度，绘制灰度图像如图5。
灰度值越高，代表该处曲率越大。
如图5所示。
2.2 曲率特征的存储完成计算后，相对应的，每一幅R-P图像的直方图信息将对应着一种植物的特征。
由于在Android平台下自带Sqlite数据库，读写速度快，并且较为轻便，我们为了不丢失直方图精度，不进行归一化处理，而是将数据以32位Float型数字转化为字符串，存入数据库中，作为植物特征信息比对数据库。
3 直方图比对3.1 传统图像直方图比较设D为评估直方图相似程度的距离，N代表2～30的28个尺度，B为直方图的bins由Opencv函数calhist的histsize参数决定，文章中均设置为20，ai，bi分别为直方图被归一化之后所分成的区间段所对应的峰值。
由于每张叶片照片的轮廓点数不同，计算生成的直方图需要归一化才能进行统一比较，所以Opencv归一化操作时使用插值算法的同时，必然造成精度以及特征的丢失，但是直方图相交方法分尺度的比较可以大大减少这类误差带来的影响。
结果如图八所示。
3.2 采用SVM对直方图进行分类采用传统直方图相交的比较方法确实可以带来相对较高的准确度，但是对于需要在更加严谨的场合使用叶片识别系统，那么还需要提高识别率。
3.1 中提到直方图在比较时容易丢失精度，所以进行比较也只是进行一个二维的距离映射，从而判断他们的相似程度，显得比较显得不够细致。
文章在曲率直方图特征提取的基础上提出使用SVM支持向量机对，直方图进行分类。
4 结束语文章所提出的基于Android平台的叶片识别系统，在叶片特征提取上利用了EM聚类分割算法，使得叶片轮廓信息得以较好的完整保存，比canny轮廓检测效果好，信息精确度较高，而且利用两个等量的高斯模型，使得迭代算法的收敛速度加快；通过自适应核对拍摄者的不同构图习惯给图像处理带来的影响大大降低，充分利用形态学处理克服较多拍摄的不利条件；多尺度的边缘轮廓曲率特征地提取，有效地将传统意义上的曲率和积分不变性相互联系起来，实现了尺度不变的方法；再通过统计方法，将无方向信息的直方图联系在一起，最终用比较了针对曲率信息的直方图中传统直方图相似度比较方式和SVM直方图分类各自的优缺点；证实了SVM在高位特征空间具有强大的分类能力，并且效果确实优于传统直方图比较方法。
为基于图像形状特征的叶片种类识别，在移动设备上开发的继续深入研究，做了一个小结。
由于移动平台灵巧轻便，既适合科研人员进行科学实验及学习研究，又将会作为一款科普手机软件受到旅游或者探险爱好者们的喜爱。
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