南京農(nóng)業(yè)大學SRT計劃項目申請書

.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象物邊緣的遠近,因此,作為對象物核心部分的骨架提取,只要通過鄰域比較找到距離值大的像素部分即可完成。計算方法如下式：<7>☆距離變換法根據(jù)距離圖像得到區(qū)域骨架點,由于每行<或每列>中距離最大的點僅與其邊緣有關(guān),故相鄰兩行<或兩列>的骨架點位置關(guān)系并沒有必然的聯(lián)系,當邊緣不光滑或者區(qū)域?qū)挾劝l(fā)生突變時,會造成連續(xù)區(qū)域檢測到的骨架點不連續(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,這將會對進一步處理造成困難。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<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細線化法☆區(qū)域細線化將區(qū)域細化為由線條構(gòu)成的線圖形,線圖形有存儲量小,便于識別等優(yōu)點。使獲得的細線能夠準確代表對象物的形狀,細線化處理必須滿足以下要求：〔1線寬為一個像素；〔2細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)域細線化過程實質(zhì)上是一個在保持連接性和圖形長度不變的前提下求出圖形中心線的過程?！钸\用細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細線化法提取區(qū)域骨架2.2.9骨架修剪☆通過細線化處理得到的樹枝骨架,雖然很好的保持了連接性,但當樹枝區(qū)域邊緣不平滑時會產(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)學方法。但形態(tài)學方法只能修剪較短的分支<不超過三個像素,即毛刺>,本研究中樹枝骨架的假分支大部分均超過3個像素,因此使用形態(tài)學修剪法不能去除"假分支"。本研究使用直接統(tǒng)計分支骨架長度,然后對長度設(shè)定閾值去除較短骨架分支的方法去除"假分支"。2.2.10恢復遮擋樹枝☆在樹枝識別時由于遮擋等原因,有時會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)域的樹枝是實際存在的,機械手路徑規(guī)劃時將視此處為無樹枝狀態(tài),若機械手從此處通過將與樹枝相碰,造成機械手的損壞,因此,必須恢復被遮擋的樹枝。附該技術(shù)路線程圖如下：細線化細線化骨架修剪遮擋骨架修復障礙物二維信息恢復特征點檢測及特征提取形態(tài)濾波區(qū)域標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)機器人摘果項目中極其重要的一環(huán),且在國內(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)過較為周密的準備,在技術(shù)路線上已有充分考慮,實驗方案明確,具有極大可能在該項目的實施上取得優(yōu)秀成績。最后,本組成員扎實成熟的程序匯編語言基礎(chǔ)為本項目的實施提供了理論上的保障。☆實際方面：學校提供了獨立實驗室為我組成員的研究開辟良好環(huán)境,一定數(shù)目的資金支持為項目研究做好充足準備,而現(xiàn)成的實驗儀器設(shè)備〔數(shù)碼攝像機等減少了額外成本開支。與此同時,優(yōu)秀導師的帶領(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,為本實驗的成功研究做足了準備。我組項目研究必定會取得預期的優(yōu)秀成績。3.本項目的創(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行信息處理,而不是整棵樹?！顩]有涉及生物特性的影響,從而減輕了研究的工作量?！钸x擇秋天進行圖像采集,從而有效避免了果實和樹葉帶來的影響?！顬檗r(nóng)業(yè)機器人采摘果實提供了大量圖像信息支持,有利于保護機械手臂不受損害。項目研究計劃及預期進展☆20XX5-6月與指導老師交流溝通,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)老師和學長請教,確定實驗中所需知識儲備和相應材料?！?0XX7-9月通過各種途徑〔參加培訓班、自學等系統(tǒng)學習與本項目相關(guān)知識,做到足夠的積累,以面對實驗過程中所遇到的各種問題和困難?！?0XX9月與指導老師詳細交流,確定正確的實施方案,著手查找各類資料,動手制作相關(guān)材料、工具,清理出可隨即投入使用的設(shè)備器材和實驗室?！?0XX10-12月利用數(shù)碼相機拍攝去除樹葉、果實的果樹圖像,依據(jù)實驗方案設(shè)定出詳細計劃和編程步驟。分工明確。開始著手項目的編程階段,嘗試編寫基本程序模塊。提交《項目中期檢查表》等階段性研究報告?！?0XX1-3月編寫正確詳盡的程序,不斷調(diào)試,以得到目標所期許的成果。☆20XX4月與指導老師溝通,將研究成果和實際應用結(jié)合起來,不斷修改調(diào)整,細微處略作修飾,以期得到與目標匹配的自主研發(fā)軟件系統(tǒng)?！?0XX5月整理資料,準備結(jié)題工作,總結(jié)一年來所取得的成果,撰寫研究報告,撰寫論文。5.預期研究成果☆開發(fā)出了符合農(nóng)業(yè)機器人避障需要的應用軟件,能夠很好地提取果樹枝干信息進行大量儲備,并應用在實際工作中。☆根據(jù)試驗研究的內(nèi)容分析總結(jié)出研究成果,撰寫并在國內(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術(shù)論文?！罡鶕?jù)試驗的過程記錄和成果總結(jié),撰寫試驗的工作檢查表和結(jié)題報告?！钔ㄟ^本次研究,在機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備。四、研究基礎(chǔ)1.與本項目有關(guān)的研究工作積累和已有的研究工作成績☆20XX至20XX,我們大部分成員學習了高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計等課程,XXX同學也于今年初通過了高等數(shù)學的學習,并取得優(yōu)異成績。我們均具備運用數(shù)理知識分析處理問題的能力?！?0XX2-7月,我們通過了計算機匯編語言的學習,并均已取得全國計算機二級證書,能夠熟練使用vc++編程軟件,進行一些相關(guān)程序的編寫?！?0XX9-12月,我們通過了CAD課程的學習,對圖像概念有比較成熟的思維認識。☆20XX9月,我們進行了數(shù)控車床實習,對簡單程序在實際生活中的應用具備了較為清晰地了解?！?0XX,在科協(xié)的組織下,我們進行了有關(guān)農(nóng)業(yè)機器人摘果項目的專題討論,并對機械手臂避障問題作了相關(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討論,并積極收集資料,與導師交流,為今后的實驗研究奠定基礎(chǔ)。☆熟練掌握有多種應用軟件〔word,cad,ppt,excel等。已具備的條件、尚缺少的條件和擬解決的途徑〔包括利用教學實驗室、科研實驗室和實習基地等的計劃與落實情況2.1已具備的條件2.1.1實驗設(shè)備☆學校具有豐富的實驗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：nikon-990數(shù)碼相機<最大分辨率：2048×1536、位深：真彩24位、圖像格式：BMP>；☆CCD：美國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兩種型號攝像頭<每種型號各兩個,焦距分別為8mm和12mm>；☆計算機：CPU為AMD公司Athlon<tm>64Processor3000+<主頻為1.8GHz>型兼容機；☆激光測距儀：德國喜利得<Hilti>公司的PD30laserrangemeter；☆采集地點：XX農(nóng)業(yè)大學工學院校園果林〔室外,計算機視覺研究室〔室內(nèi)；☆攝像頭支架為普通的攝像機支架,可調(diào)節(jié)攝像頭高度和拍攝角度,調(diào)節(jié)方式為手動調(diào)節(jié)<自動的調(diào)節(jié)支架正在開發(fā)中>,攝像頭安裝在有機玻璃板上,玻璃板上開有兩條窄槽可使兩攝像頭的基線長度在6cm-25cm之間調(diào)整。2.1.2政策扶持☆學校大力支持并鼓勵學生進行科研及實踐創(chuàng)新訓練活動,并有專人負責組織協(xié)調(diào),匹配經(jīng)費到位,配套扶持政策完善,能夠為學生實施訓練項目創(chuàng)造良好的環(huán)境。2.1.3導師資源☆本實踐創(chuàng)新訓練計劃的指導老師系XX農(nóng)業(yè)大學講師安秋,在學校開設(shè)有農(nóng)業(yè)機器人等課程。安老師有著豐富的教育教學經(jīng)驗以及很強的科研實力,能有效指導學生進行此項目的研究訓練。他曾長期致力于農(nóng)業(yè)機器人相關(guān)項目的研究工作,對果樹枝干圖像信息提取具有深入研究。2.1.4團隊力量☆小組成員具備較強的思維能力與動手能力,對科研有著極強烈的興趣,具有團結(jié)和吃苦耐勞的精神。2.2尚缺少的條件雖然已經(jīng)做了極其充分的準備,考慮較周密詳盡,隨時可以投入項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++更加深入精詳?shù)闹R儲備。☆實驗室缺少可用網(wǎng)絡以隨時上網(wǎng)查閱資料。2.3擬解決途徑☆加強對C++的自學,必要時學校能夠提供針對C++的專業(yè)培訓?！畛浞掷煤脠D書館的網(wǎng)絡資源,同時學?？紤]在實驗室配備可用網(wǎng)絡以供小組成員實時查閱資料信息,和導師保持聯(lián)絡。五、經(jīng)費預算支出科目金額〔元計算根據(jù)及理由資料印刷200打印,復印文獻及資料下載,撰寫報告等采集圖像100沖印照片培訓費500對一些我們完全沒有涉及的知識的培訓數(shù)據(jù)庫軟件50管理其他數(shù)據(jù)文件采購經(jīng)費200采購制作及路途費用器材維護200儀器保養(yǎng)及維修其他200總計1450注:開支范圍詳見校教字〔2003134號《XX農(nóng)業(yè)大學SRT計劃項目管理辦法》文件的第十三條。六、審查意見指導教師意見指導教師簽名：年月日系部意見負責人簽名、公章：年月日學院意