果园精准基于单株标识数字化果园精准管理技术

摘要:从实现果园精准管理为目标,以果树单株标识、果园生产信息获取、果树产量估测、果品质量追溯等方面开展探讨,开发数字化果园生产精准管理与溯源体系,构建完整的数字化果园精准管理技术系统,主要开展了从下探讨:(1)设计了一种果树单株标识的新办法使用带二维条码的RFID标签对单株果树进行标识,通过测试RFID标签与读写器天线在不同距离、标签悬挂于果树不同垂直高度与水平距离及果树遮挡等4种状况下的读取率,提出了果树单株标识优化对策,测试结果表明本办法可较好实现对果树单株的标识且在果园环境中也便于读取;本探讨提出采取带条码的RFID标签,既可使用手持RFID等专用设备读取,也可采取如手机等非专业且低成本的设备读取,解决了果树单株低成本运用的标识不足。(2)探讨了从手机为载体的果园生产信息双向获取技术从果树单株标识中的二维条码为基础,提出了从手机为载体的果园生产信息双向获取技术框架,突破了基于手机扫描条码的生产信息采集技术和基于果树位置的环境信息查询技术,开发了果园生产信息双向获取体系,将体系移植源于论文封面:www.7ctime.com到普通智能手机上,可进行单株农事信息的快速采集和果树周边环境信息的实时获取;体系可大大降低使用专用设备如便携式RFID读写设备等的利用成本,是一种可从实现果园生产信息采集的低成本高效率案例。(3)构建了基于树上果实图像识别的产量估测模型从富士苹果为探讨对象,通过使用普通数码相机获取成熟期果实图像,结合RGB颜色空间和HSV颜色空间进行分割阈值的选取,进行图像识别;探讨了采取圆拟合分析构建单个苹果识别判定办法,重点解决了单果被遮挡分离而被误识为多果的状况和多果因重叠覆盖而被误识为单果的状况;从篱壁型或近似篱壁型果树为探讨对象,建立了识别出的特点参数与苹果单株产量之间的相关联系,构建了从以东南和西北方向获取的图像识别出的果实个数之和为特点变量的富士苹果产量估测模型,解决了果园精准管理中单株果树产量快速估测的不足。(4)开发了数字化果园生产精准管理与溯源体系设计了包含三个子体系的数字化果园生产精准管理与溯源体系,重点探讨了果品追溯码编码和单株果树精确追溯办法,开发了包含果园采收信息采集子体系、基于WebGIS的数字化果园精准管理子体系、果品质量安全追溯了体系的数字化果园生产精准管理与溯源体系,体系在试验区进行了运用测试,可实现果园生产的精准管理和果品的单株溯源。关键词:果园精准管理论文单株标识论文产量估侧论文质量追溯论文图像识别论文

    摘要4-6

    ABSTRACT6-11

    1 引言11-29

    1.1 探讨目的和作用11-12

    1.1.1 精准农业已成为解决农业高产优质和资源高效使用的重要手段11

    1.1.2 果园精准管理是解决果园粗放管理的有效途径11-12

    1.1.3 信息与装备技术是建立果园精准管理技术系统的重要支撑12

    1.2 国内外探讨近况12-25

    1.2.1 精准农业的探讨近况12-14

    1.2.2 林业信息化探讨近况14-15

    1.2.3 果园精准管理相关技术的探讨近况15-25

    1.2.4 总结25

    1.3 探讨目标和内容25-26

    1.3.1 探讨目标25-26

    1.3.2 探讨内容26

    1.4 探讨办法和技术路线26-28

    1.4.1 探讨办法26-27

    1.4.2 技术路线27-28

    1.5 探讨区域28-29

    2 果树单株标识办法测试与优化探讨29-35

    2.1 RFID体系构成29

    2.2 标签悬挂读取率测试办法29-32

    2.2.1 测试标签29-30

    2.2.2 测试装置30

    2.2.3 测试办法30-31

    2.2.4 测试条件31-32

    2.3 测试结果分析32-33

    2.3.1 无遮挡条件下对读取率影响32

    2.3.2 同一果树不同垂直高度条件下对读取率影响32

    2.3.3 同一果树不同水平位置条件下对读取率影响32-33

    2.3.4 不同遮挡条件下对读取率影响33

    2.4 单株果树RFID标识优化悬挂办法的确定33

    2.5 小结33-35

    3 果园生产信息双向获取技术探讨35-46

    3.1 技术框架35-36

    3.2 基于手机扫描条码的生产信息采集技术36-39

    3.2.1 基本流程36

    3.2.2 关键技术36-39

    3.3 基于果树位置的环境信息查询技术39-42

    3.3.1 基本流程39-40

    3.3.2 关键技术40-42

    3.4 功能实现42

    3.5 运用测试42-45

    3.5.1 二维条码剖析测试43

    3.5.2 环境信息查询测试43-45

    3.6 小结45-46

    4 自然环境下树上苹果识别技术探讨46-59

    4.1 颜色空间选取46-47

    4.2 自然场景下成熟期苹果识别办法47-48

    4.2.1 图像采集47

    4.2.2 阈值分割47-48

    4.2.3 形态学滤波48

    4.2.4 识别效果评价48

    4.3 基于R/B值下的苹果识别结果分析48-50

    4.4 R/B值与V值结合下的苹果识别结果分析50-51

    4.5 不同光照条件下的苹果识别结果分析51

    4.6 基于圆拟合分析的单果识别率提升办法51-56

    4.6.1 自然生长下苹果的遮挡与重叠分析51-52

    4.6.2 苹果圆曲率分析52-53

    4.6.3 苹果识别判定模型构建53-56

    4.6.4 图像获取56

    4.6.5 圆回归参数设定56

    4.7 判定结果分析56-58

    4.7.1 单果被遮挡分离的判定结果分析56-57

    4.7.2 多果因重叠覆盖下的判定结果分析57-58

    4.8 小结58-59

    5 基于图像识别的富士苹果产量估测模型构建59-69

    5.1 建模数据获取59-61

    5.1.1 图像获取59

    5.1.2 图像识别与果实特点参数提取59-60

    5.1.3 单株产量信息获取60-61

    5.2 苹果单株产量估测模型构建61-66

    5.2.1 建模历程61-62

    5.2.2 结果分析62-66

    5.3 模型验证66-67

    5.4 误差分析67

    5.5 小结67-69

    6 数字化果园生产精准管理与溯源体系开发69-82

    6.1 果品追溯码编码设计69

    6.2 单株果树精确追溯办法探讨69-72

    6.2.1 办法框架69-70

    6.2.2 采收筐RFID标识70-71

    6.2.3 办法运用流程71-72

    6.3 体系设计72-75

    6.3.1 总体结构设计72-73

    6.3.2 数据库设计73-74

    6.3.3 功能设计74-75

    6.4 体系开发关键技术75-76

    6.4.1 ExtJS与后台数据交互技术75-76

    6.4.2 果树查询及高亮显示技术76

    6.5 体系运用测试76-81

    6.5.1 单株果树位置信息采集与成图76-77

    6.5.2 管理功能运用测试77-79

    6.5.3 运用效果分析79-81

    6.6 小结81-82

    7 结论与展望82-86

    7.1 结论82-83

    7.2 特色与创新83-84

    7.3 展望84-86

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