视觉计算
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1农业视觉图像开发物料的特殊性
农业物料的特性包括表面特性和内部特性。
可视图像可以表示景物的形状、颜色、纹理等基本表面特性,图像表面特征的利用和日常生活中人们对这些特性的认识相呼应,也是比较直观的。
例如作物的营养含量与作物叶面颜色之间存在相关关系,通过页面及颜色的测量,评价作物缺肥情况,进而实现根据植物生长需要自动施肥施氧。
不可使图像的信息的利用,是人们从更深的角度检测和评价对象的特征性质。
2视觉图像的应用领域
农业视觉采摘机器人、水货的品质检测及分级、作物种子识别与分析、农作物信息探测、杂草病虫害识别检测
3图像获取的设备
工业摄像头、相机、扫描仪
4图像的描述方法
二值化图像、灰度图像、彩色图像
5RGB 与HSV 的转换
RGB 到HSV 颜色空间的转换
[0, 1]之间的R 、G 、B 值,其对应的HSV 空间中的H 、S 、V 分量可由下式计算: []21/23[()()/2]arccos [()()()]31min(,,)()R G B V R G R B H R G R G G B S R G B R G B ⎧++=⎪⎪⎪⎧⎫-+-=⎨⎨⎬-+--⎩⎭⎪⎪=-⎪++⎩
6什么是小波分析
运用傅里叶(Fourier)变换的局部化思想, 进行时空序列分析的一种数学方法。
顾名思义,“小波”就是小的波形。
所谓“小”是指它具有衰减性;而称之为“波”则是指它的波动性,其振幅正负相间的震荡形式。
与Fourier 变换相比,小波变换是时间(空间)频率的局部化分析,它通过伸缩平移运算对信号逐步进行多尺度细化,最终达到高频处时间细分,低频处频率细分,能自动适应时频信号分析的要求,从而可聚焦到信号的任意细节,解决了Fourier 变换的困难问题
7特征提取
特征提取是计算机视觉和图像处理中的一个概念。
在物体从图像中分割出来后,进一步就可以对它的特征进行测量和分析,在此基础上可以识别物体,也可以对物体分类,或对物体是否符合标准进行判别,实现质量监控。
颜色特征 形态特征 纹理特征 附加特征 专家自定义特征
8独立分量分析
独立分量分析(independent component analysis ,ICA )是近年来发展起来的一种新的信号处理技术。
ICA 方法是基于信源之间的相互统计独立性。
与传统的滤波方法和累加平均方法相比,ICA 在消除噪声的同时,对其它信号的细节几乎没有破坏,且去噪性能也往往要比传统的滤波方法好很多。
而且,与基于特征分析,如奇异值分解(SVD )、主成分分析(PCA )等传统信号分离方法相比,ICA 是基于高阶统计特性的分析方法。
在很多应用中,对高阶统计特性的分析更符合实际。
独立分量分析在通信、阵列信号处理、生物医学信号处理、语音信号处理、信号分析及过程控制的信号去噪和特征提取等领域有着广泛的应用,还可以用于数据挖掘。
9图像的模式识别
图像模式识别的方法很多,从图像模式识别提取的特征对象来看,图像识别方法可分为以下几种:基于形状特征的识别技术、基于色彩特征的识别技术以及基于纹理特征的识别技术。
其中,基于形状特征的识别方法,其关键是找到图像中对象形状及对此进行描述,形成可视特征矢量,以完成不同图像的分类,常用来表示形状的变量有形状的周长、面积、圆形度、离心率等。
基于色彩特征的识别技术主要针对彩色图像,通过色彩直方图具有的简单且随图像的大小、旋转变换不敏感等特点进行分类识别。
基于纹理特征的识别方法是通过对图像中非常具有结构规律的特征加以分析或者则是对图像中的色彩强度的分布信息进行统计来完成。
10什么是近红外光谱
红外光近红外光谱仪(Near Infrared,NIR)是介于可见光(Vis)和中红外(MIR)之间的电磁辐射波,美国材料检测协会(ASTM)将近红外光谱区定义为780-2526nm的区域,是人们在吸收光谱中发现的第一个非可见光区。
近红外光谱区与有机分子中含氢基团(OH、NH、CH)振动的合频和各级倍频的吸收区一致,通过扫描样品的近红外光谱,可以得到样品中有机分子含氢基团的特征信息,而且利用近红外光谱技术分析样品具有方便、快速、高效、准确和成本较低,不破坏样品,不消耗化学试剂,不污染环境等优点,因此该技术受到越来越多人的青睐。
11高光谱成像
光谱分辨率在10l数量级范围内的光谱图像称为高光谱图像(Hyperspectral Image)。
高光谱图像集样本的图像信息与光谱信息于一身。
图像信息可以反映样本的大小、形状、缺陷等外部品质特征,由于不同成分对光谱吸收也不同,在某个特定波长下图像对某个缺陷会有较显著的反映,而光谱信息能充分反映样品内部的物理结构、化学成分的差异。
这些特点决定了高光谱图像技术在农产品内外部品质的检测方面的独特优势。
12什么是太赫兹波
THz波(太赫兹波)或成为THz射线(太赫兹射线)是从上个世纪80年代中后期,才被正式命名的,在此以前科学家们将统称为远红外射线。
太赫兹波是指频率在0.1THz到10THz范围的电磁波,波长大概在0.03到3mm范围,介于微波与红外之间。
13遥感图像技术
在一定距离以外不直接接触物体而通过该物体所发射和反射的电磁波来感知和探测其性质、状态和数量的技术。
利用图象信息处理实现光学电子计算机混合处理,因入其他技术理论方法,实现自动分类和模式识别,遥感技术已广泛应用于农业、林业、地质、地理、海洋、水文、气象、测绘、环境保护和军事侦察等许多领域。
14多传感器融合
传感器信息融合又称数据融合,是对多种信息的获取、表示及其内在联系进行综合处理和优化的技术。
传感器信息融合技术从多信息的视角进行处理及综合,得到各种信息的内在联系和规律,从而剔除无用的和错误的信息,保留正确的和有用的成分,最终实现信息的优化。
15生物生产机器人的必要性
随着计算机技术、传感器和图像处理技术等的快速发展,机器人在计算效率、实时性、在处理能力等方面将有大的飞跃,由此可以促使生物生产系统向低投入、低污染、高产出、高品质的方向发展,为人类提供更多优质的产品。