南京農(nóng)業(yè)大學(xué)SRT計(jì)劃項(xiàng)目申請(qǐng)書

.是從左上部鄰域中求得的局部最短距離值,再加入右下部局部鄰域的運(yùn)算,最終完成距離變換,得到距離圖像。<6>距離圖像中各像素距離值的大小直接反映了該像素離開對(duì)象物邊緣的遠(yuǎn)近,因此,作為對(duì)象物核心部分的骨架提取,只要通過(guò)鄰域比較找到距離值大的像素部分即可完成。計(jì)算方法如下式：<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(méi)有必然的聯(lián)系,當(dāng)邊緣不光滑或者區(qū)域?qū)挾劝l(fā)生突變時(shí),會(huì)造成連續(xù)區(qū)域檢測(cè)到的骨架點(diǎn)不連續(xù)的情況。使用距離變換法提取圖a的區(qū)域骨架,提取結(jié)果如圖b所示,由圖可以看出,提取出的骨架區(qū)域不連續(xù),在邊緣不光滑處提取的骨架不連續(xù)或者產(chǎn)生噪聲點(diǎn),這將會(huì)對(duì)進(jìn)一步處理造成困難。雖然距離變換法在本研究中不能很好的得到區(qū)域骨架,但得到的距離圖像卻能很好的反映樹枝的粗細(xì)<即樹枝半徑的大小>,可用于本研究后面確定樹枝的半徑。圖b距離變換法提取樹枝骨架2.2.8細(xì)線化法☆區(qū)域細(xì)線化將區(qū)域細(xì)化為由線條構(gòu)成的線圖形,線圖形有存儲(chǔ)量小,便于識(shí)別等優(yōu)點(diǎn)。使獲得的細(xì)線能夠準(zhǔn)確代表對(duì)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圖形端部基本不縮短。由此可以看出,區(qū)域細(xì)線化過(guò)程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)在保持連接性和圖形長(zhǎng)度不變的前提下求出圖形中心線的過(guò)程?！钸\(yùn)用細(xì)線化方法提取上圖的區(qū)域骨架,提取結(jié)果如圖c所示。提取的骨架保持了原區(qū)域的連接性,無(wú)中斷現(xiàn)象,效果較好,本研究選用此方法提取區(qū)域骨架。圖c細(xì)線化法提取區(qū)域骨架2.2.9骨架修剪☆通過(guò)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"。這些"假分支"將影響本研究后續(xù)處理,需將其去除,目前比較常用的骨架修剪方法是采用形態(tài)學(xué)方法。但形態(tài)學(xué)方法只能修剪較短的分支<不超過(guò)三個(gè)像素,即毛刺>,本研究中樹枝骨架的假分支大部分均超過(guò)3個(gè)像素,因此使用形態(tài)學(xué)修剪法不能去除"假分支"。本研究使用直接統(tǒng)計(jì)分支骨架長(zhǎng)度,然后對(duì)長(zhǎng)度設(shè)定閾值去除較短骨架分支的方法去除"假分支"。2.2.10恢復(fù)遮擋樹枝☆在樹枝識(shí)別時(shí)由于遮擋等原因,有時(shí)會(huì)造成識(shí)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(shí)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(wú)樹枝狀態(tài),若機(jī)械手從此處通過(guò)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。附該技術(shù)路線程圖如下：細(xì)線化細(xì)線化骨架修剪遮擋骨架修復(fù)障礙物二維信息恢復(fù)特征點(diǎn)檢測(cè)及特征提取形態(tài)濾波區(qū)域標(biāo)記去除小域原始圖像閾值分割二值化2.3可行性分析☆理論方面：首先,果樹樹干及其支干的圖像信息提取是農(nóng)業(yè)機(jī)器人摘果項(xiàng)目中極其重要的一環(huán),且在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有具體的研究成果,前景光明。其次,我組成員經(jīng)過(guò)較為周密的準(zhǔn)備,在技術(shù)路線上已有充分考慮,實(shí)驗(yàn)方案明確,具有極大可能在該項(xiàng)目的實(shí)施上取得優(yōu)秀成績(jī)。最后,本組成員扎實(shí)成熟的程序匯編語(yǔ)言基礎(chǔ)為本項(xiàng)目的實(shí)施提供了理論上的保障?！顚?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。與此同時(shí),優(yōu)秀導(dǎo)師的帶領(lǐng)是我們走向成功的中流砥柱?！罹C上所述,豐富的理論積累,雄厚的硬件支持,為本實(shí)驗(yàn)的成功研究做足了準(zhǔn)備。我組項(xiàng)目研究必定會(huì)取得預(yù)期的優(yōu)秀成績(jī)。3.本項(xiàng)目的創(chuàng)新之處☆采用了單一研究方法,即只對(duì)樹木的主干和枝干的圖像進(jìn)行信息處理,而不是整棵樹?！顩](méi)有涉及生物特性的影響,從而減輕了研究的工作量?！钸x擇秋天進(jìn)行圖像采集,從而有效避免了果實(shí)和樹葉帶來(lái)的影響。☆為農(nóng)業(yè)機(jī)器人采摘果實(shí)提供了大量圖像信息支持,有利于保護(hù)機(jī)械手臂不受損害。項(xiàng)目研究計(jì)劃及預(yù)期進(jìn)展☆20XX5-6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(zhǎng)請(qǐng)教,確定實(shí)驗(yàn)中所需知識(shí)儲(chǔ)備和相應(yīng)材料?！?0XX7-9月通過(guò)各種途徑〔參加培訓(xùn)班、自學(xué)等系統(tǒng)學(xué)習(xí)與本項(xiàng)目相關(guān)知識(shí),做到足夠的積累,以面對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所遇到的各種問(wèn)題和困難?！?0XX9月與指導(dǎo)老師詳細(xì)交流,確定正確的實(shí)施方案,著手查找各類資料,動(dòng)手制作相關(guān)材料、工具,清理出可隨即投入使用的設(shè)備器材和實(shí)驗(yàn)室?！?0XX10-12月利用數(shù)碼相機(jī)拍攝去除樹葉、果實(shí)的果樹圖像,依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)定出詳細(xì)計(jì)劃和編程步驟。分工明確。開始著手項(xiàng)目的編程階段,嘗試編寫基本程序模塊。提交《項(xiàng)目中期檢查表》等階段性研究報(bào)告?！?0XX1-3月編寫正確詳盡的程序,不斷調(diào)試,以得到目標(biāo)所期許的成果?！?0XX4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(lái),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)?！?0XX5月整理資料,準(zhǔn)備結(jié)題工作,總結(jié)一年來(lái)所取得的成果,撰寫研究報(bào)告,撰寫論文。5.預(yù)期研究成果☆開發(fā)出了符合農(nóng)業(yè)機(jī)器人避障需要的應(yīng)用軟件,能夠很好地提取果樹枝干信息進(jìn)行大量?jī)?chǔ)備,并應(yīng)用在實(shí)際工作中。☆根據(jù)試驗(yàn)研究的內(nèi)容分析總結(jié)出研究成果,撰寫并在國(guó)內(nèi)相關(guān)雜志發(fā)表1-2篇關(guān)于果樹主干及其支干的圖像信息提取的學(xué)術(shù)論文?！罡鶕?jù)試驗(yàn)的過(guò)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?！钔ㄟ^(guò)本次研究,在機(jī)器人避障方面開辟新視野,拓展現(xiàn)有的思維定式,為以后更加深入的研究做準(zhǔn)備。四、研究基礎(chǔ)1.與本項(xiàng)目有關(guān)的研究工作積累和已有的研究工作成績(jī)☆20XX至20XX,我們大部分成員學(xué)習(xí)了高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計(jì)等課程,XXX同學(xué)也于今年初通過(guò)了高等數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí),并取得優(yōu)異成績(jī)。我們均具備運(yùn)用數(shù)理知識(shí)分析處理問(wèn)題的能力?！?0XX2-7月,我們通過(guò)了計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言的學(xué)習(xí),并均已取得全國(guó)計(jì)算機(jī)二級(jí)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?！?0XX9-12月,我們通過(guò)了CAD課程的學(xué)習(xí),對(duì)圖像概念有比較成熟的思維認(rèn)識(shí)?！?0XX9月,我們進(jìn)行了數(shù)控車床實(shí)習(xí),對(duì)簡(jiǎn)單程序在實(shí)際生活中的應(yīng)用具備了較為清晰地了解?！?0XX,在科協(xié)的組織下,我們進(jìn)行了有關(guān)農(nóng)業(yè)機(jī)器人摘果項(xiàng)目的專題討論,并對(duì)機(jī)械手臂避障問(wèn)題作了相關(guān)論述?！?0XX3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)?！钍炀氄莆沼卸喾N應(yīng)用軟件〔word,cad,ppt,excel等。已具備的條件、尚缺少的條件和擬解決的途徑〔包括利用教學(xué)實(shí)驗(yàn)室、科研實(shí)驗(yàn)室和實(shí)習(xí)基地等的計(jì)劃與落實(shí)情況2.1已具備的條件2.1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備☆學(xué)校具有豐富的實(shí)驗(yàn)材料和完整齊全的研究設(shè)備。硬件系統(tǒng)設(shè)施介紹如下：☆數(shù)碼相機(jī)：nikon-990數(shù)碼相機(jī)<最大分辨率：2048×1536、位深：真彩24位、圖像格式：BMP>；☆CCD：美國(guó)Lumenera公司Lu075C型攝像頭<所采集圖像的有效尺寸：640×480、最大幀頻率：60fps、與電腦的連接方式：USB接口>；☆鏡頭：日本Computar公司M0814-MP和M1214-MP兩種型號(hào)攝像頭<每種型號(hào)各兩個(gè),焦距分別為8mm和12mm>；☆計(jì)算機(jī)：CPU為AMD公司Athlon<tm>64Processor3000+<主頻為1.8GHz>型兼容機(jī)；☆激光測(cè)距儀：德國(guó)喜利得<Hilti>公司的PD30laserrangemeter；☆采集地點(diǎn)：XX農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院校園果林〔室外,計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究室〔室內(nèi)；☆攝像頭支架為普通的攝像機(jī)支架,可調(diào)節(jié)攝像頭高度和拍攝角度,調(diào)節(jié)方式為手動(dòng)調(diào)節(jié)<自動(dòng)的調(diào)節(jié)支架正在開發(fā)中>,攝像頭安裝在有機(jī)玻璃板上,玻璃板上開有兩條窄槽可使兩攝像頭的基線長(zhǎng)度在6cm-25cm之間調(diào)整。2.1.2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。2.1.3導(dǎo)師資源☆本實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃的指導(dǎo)老師系XX農(nóng)業(yè)大學(xué)講師安秋,在學(xué)校開設(shè)有農(nóng)業(yè)機(jī)器人等課程。安老師有著豐富的教育教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以及很強(qiáng)的科研實(shí)力,能有效指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行此項(xiàng)目的研究訓(xùn)練。他曾長(zhǎng)期致力于農(nóng)業(yè)機(jī)器人相關(guān)項(xiàng)目的研究工作,對(duì)果樹枝干圖像信息提取具有深入研究。2.1.4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(duì)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。2.2尚缺少的條件雖然已經(jīng)做了極其充分的準(zhǔn)備,考慮較周密詳盡,隨時(shí)可以投入項(xiàng)目的研究及軟件開發(fā)工作,但在以下方面仍然有所瑕疵?！钊鄙賹?duì)C++更加深入精詳?shù)闹R(shí)儲(chǔ)備?！顚?shí)驗(yàn)室缺少可用網(wǎng)絡(luò)以隨時(shí)上網(wǎng)查閱資料。2.3擬解決途徑☆加強(qiáng)對(duì)C++的自學(xué),必要時(shí)學(xué)校能夠提供針對(duì)C++的專業(yè)培訓(xùn)?！畛浞掷煤脠D書館的網(wǎng)絡(luò)資源,同時(shí)學(xué)校考慮在實(shí)驗(yàn)室配備可用網(wǎng)絡(luò)以供小組成員實(shí)時(shí)查閱資料信息,和導(dǎo)師保持聯(lián)絡(luò)。五、經(jīng)費(fèi)預(yù)算支出科目金額〔元計(jì)算根據(jù)及理由資料印刷200打印,復(fù)印文獻(xiàn)及資料下載,撰寫報(bào)告等采集圖像100沖印照片培訓(xùn)費(fèi)500對(duì)一些我們完全沒(méi)有涉及的知識(shí)的培訓(xùn)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件50管理其他數(shù)據(jù)文件采購(gòu)經(jīng)費(fèi)200采購(gòu)制作及路途費(fèi)用器材維護(hù)200儀器保養(yǎng)及維修其他200總計(jì)1450注:開支范圍詳見校教字〔2003134號(hào)《XX農(nóng)業(yè)大學(xué)SRT計(jì)劃項(xiàng)目管理辦法》文件的第十三條。六、審查意見指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師簽名：年月日系部意見負(fù)責(zé)人簽名、公章：年月日學(xué)院意