基于matlab的种子计数

综合自动化实验课程设计报告题目基于matlab的种子计数项目成员专业班级指导教师分院完成日期II摘要随着计算机技术和数字图像技术的发展，图像方法已经成为植物种子颗粒检测的一种重要手段，其目的就是从颗粒图像中准确获得颗粒外观轮廓的信息，进一步测量颗粒的特征参数并加以分析，以便于我们对种子进行轮廓分离和统计。本论文紧密结合图像的分割和统计方法，主要探讨了植物种子颗粒图像统计技术及其实现方法，建立了一套对颗粒图像进行处理和分析的软件系统。论文按照对颗粒图像处理的先后步骤进行论述，通过论述算法原理和给出处理实例相结合来探讨各种方法的可行性。关键词：颗粒图像，图像处理，颗粒统计IIIAbstractWiththedevelopmentofcomputertechnologyanddigitalimagetechnology,theimagemethodhasbecomeanimportantmeansofseedparticledetector,anditspurposeistoobtainaccurateinformationfromtheparticleexteriorcontourparticleimage,furthermeasurementsofparametersandcharacteristicsoftheparticlestobeanalyzed,sothatwecanseparatetheseedcontourandstatistics.ThearticlecombinessegmentationandPlantseedsstatisticsmethodoftheimageclosely,hasdiscussedtheplantseedsstatisticstechnologyoftheparticleimageandimplementationmethod，setuponeimageprocessingandanalyzingsoftwaresystem．Thearticle，accordingtodescribingtheprioritystepofparticleimageprocess，discussthefeasibilityofvariouskindsofmethodsthroughdescribingtheprincipleofalgorithmsandprovidingtheprocessinginstancetocombinetogether．Keyword：particleimage，imageprocessing，particlestatisticsIV目录摘要..............................................................IIAbstract.........................................................III目录.............................................................IV第1章概述........................................................51.1引言.........................................................51.2设计目标.....................................................51.3种子数量统计的应用背景.......................................51.4研究意义.....................................................61.5国内外现状...................................................71.6matlab平台简介..............................................7第2章需求分析.....................................................82.1种子计数需求分析.............................................82.2本系统简介...................................................8第3章种子计数的关键技术...........................................93.1图像预处理...................................................93.2matlab中图像灰度化以及二值化...............................103.3matlab中膨胀腐蚀算法.......................................113.4图像开运算..................................................113.5matlab中颗粒统计...........................................12第4章系统设计....................................................134.1本系统整体流程设计..........................................134.2bwlabel函数的具体实现方法.........................................................................14第5章总结与展望..................................................15参考文献..........................................................16致谢..............................................................175第1章概述1.1引言近年来，数字图像技术受到人们广泛的关注。人们60%以上的接受信息是来自于视觉信息也就是图像信息，因此这是人类最有效和最重要的信息获取、交流方式。随着科技的发展把图像当作检测和传递信息的手段或载体，直接对得到的图像进行分析处理从而获得我们感兴趣的信息已经成为重要的分析和测量手段。图像技术的加入解决单纯依靠人工进行颗粒的统计分析存在的操作费时、复杂和精度不高等缺陷，而且重要的是用计算机可对颗粒图像作各种处理，既加快了分析处理的速度，又可以突出人们需要的信息。很多人工直接观察不到的重要信息，通过计算机图像处理分析之后能够很清楚地看到：还可对颗粒图像作测量和统计分析等，大大扩展了人眼能看到接收到的信息量。我这次的毕业设计目标就是想根据之前所学到的数字图像处理内容和matlab相结合完成一个能快速统计植物种子颗粒数量的程序，就是致力于解决快速统计大量颗粒图像的计数问题。发挥计算机的快速处理功能，实现对数字图像的植物种子颗粒计数。通过查阅文献我了解对数字图像颗粒统计方法中有很多不同对小颗粒统计的方法。1.2设计目标本课题的设计目标是设计一个基于matlab的自动计数系统，将植物种子均匀分布的图片通过自动摄像头读取程序读入matlab并且对其进行一系列的处理运算以得到最终的统计结果。1.3种子数量统计的应用背景我国作为一个农业大国，粮食产量大但粮食以及植物的种子的数量统计和质量6辨别在之前都主要以人力主观判断，任务繁琐重复率高，误差大，效率低，耗时长，为农业工作者增加负担。与之相对应的我国与其他发达国家之间科技农业技术还差很远，当然随着计算机数字图像处理技术的发展，图像处理技术对植物种子以及农产品进行品质数量的检测技术已经被广泛应用。随着颗粒图像处理技术的发展，很多工具已经能自动，快速的书别图像颗粒，客观统计颗粒数量，并且提取颗粒各种特征参数，在辅助以其他处理软件，进行分析处理，极大的减少人工的工作量并且提高工作效率以及准确度。这一方向的研究得到各行各业的重视和广泛应用，在近几年也成为国内外的热点，发展速度非常迅速。这次我想要做到的毕业设计内容就是利用数字图像的内容实现对植物种子以及不同颗粒的数量上的统计以及颗粒细节上的处理，成功对此内容的设计可以增加未来农业工作的效率，也能服务于其他工业中对小颗粒物品的统计工作。1.4研究意义图像方法应用于颗粒检测可以大幅度提高速度，减少所用时闻，提高准确性，并且通过软件分析可以实现各种参数的实时分析，图像曲线显示等各种功能，应用前景广阔。正因为图像方法的重要性和其具有的巨大潜力，颗粒图像的处理和分析方法研究一直受到广泛重视。其中关于如何从颗粒图像中准确获得颗粒外观廓的信息，并进一步测量颗粒的特征参数已经成为研究的热点。因为颗粒图像分析研究的特殊性和复杂性，还有大量的问题需要解决。各种以图像方法为基础的颗粒检测系统实际工作时会受大量其他因素影响，如光照条件、成像方向的变化，图像采集设备的光电特性产生噪声等，使得问题变得比较复杂。所以对于颗粒图像的背景光照不均匀校正问题、彩色颗粒图像的分割问题、粘连颗粒分割中过分割问题等等都是研究的重要方向，研究的重点包括对新方法、新手段的探索以及在原有问题上采用新的描述方法、求解手段等。本课题研究的意义在于通过探索基于植物种子颗粒统计的数字图像处理和分析技术的新方法和新手段，以求数字图像技术在检测颗粒过程中提高检测速度、准确性以及检测应用的广泛性。71.5国内外现状目前，欧美国家对植物种子颗粒统计开展了大量相关的研究。上世纪90年代，美国就组织麻省理工大学等高校开始研究用于民事和军事的数字图像处理技术。国内在matlab数字图像的领域也开展了大量的研究工作，在人脸识别、车辆识别、车牌识别等方面取得了巨大的成就。但是相对于国外的研究现状而言，我国对计算机视觉技术在农产品领域中的应用起步较晚，技术相对还不成熟。1.6matlab平台简介MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。由于这些matlab自带的特点，让matlab处理数字图像方面的研究课题变得较为方便，因此我们选用matlab为这次课题的主要研究工具。8第2章需求分析2.1种子计数需求分析目前，振动计数机已在国内研制和推广，该装置包括一个斜坡通道螺旋放置样品托盘和托盘底部的振动装置，通过板的振动使种子盘螺旋，以红外探测器检测出口附近的种子计数。振动频率变化范围大，可以改变螺旋上升的速度，也可改变种子计数的速度。计数机器不足之处是仅实现了粒数，单功能，使用范围较窄。我们国家还开发研究了基于机器视觉技术的自动计数数粒机。在电磁振动种子的阶段，通过均匀平铺。固定在电磁振动台摄像机在一个良好的光照条件下对种子的平铺拍摄后，通过对模拟信号采集图像把图像数据转换成数字信号，然后传输到PC机。利用虚拟仪器软件，对图像处理分析，测得的结果输出到显示屏。这类机器对硬件要求较高，成分计算复杂，软件开发平台，实现系统复杂，成本高，数据处理量大，不易实现在线测量。上海还研制出多道计数机，是三振动送料轨道计数机，采用可编程控制器（PLC）控制