SRT计划项目申请书

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1、. .SRT方案工程申请书工程名称:果树主干及其支干的图像信息提取申请者: XXX 院 系: 工学院农机系 专业: 农业机械化及自动化专业 指导教师: XX 职称: XX 2021年 04 月08日农业大学教务处制填 报 说 明一、填写申请书前，请先查阅?农业大学SRT方案工程管理方法?校教字2003134号文件和当年教务处关于SRT方案工程申请的要求及有关规定。二、申请书的各项容，要实事、逐条认真填写。表达要明确、严谨。第一次出现的缩写词，需注出全称。三、申请书一律采用计算机打印,纸标准为A4纸，于左侧装订成册。第三页起各栏空格不够时，可自行加页。一式二份，交所在学院办公室。四、凡选择性栏目

2、，请在相应提示符A、B、C等之上打勾。五、有关表格、材料请从教务处cai.njau.edu.的“下载中心中下载填写。六、联系单位：教务处实践教学科地址：文科楼A座217室：84395910: jwcsjknjau.edu.一、简表申请者XXXXX学号XXXXXXXXX班级XXX班年级 2021级XXXXXXXXXXXXXXXXqq.工程名称果树主干及其支干的图像信息提取工程来源A、 自立工程 B、教师科研课题的子工程C、其它工程类型A、实验研究 B、调查研究 C、软件制作经费来源A、学校资助 B、导师课题资助 C、企业资助经费额度1200元指导教师XX安秋指导教师职称讲师合作者XX、学院、班级

3、XXX，XX系10级0X班；XXX，XX系10级0X班；XXX, XX系11级。申请时间2021年5月完成时间2021年5月工程研究容摘要果树收获机器人在果实采摘过程中需要识别树干，避开树干，从而快速准确到达果实生长位置。由于果树常年生长在固定位置，并且多年生果树的主要树干也固定不变，如果在采摘前就已获得该棵果树树干的信息，在采摘时，就可以利用该信息进展快速路径规划，将大大提高果实采摘的实时性和果树收获机器人的工作效率。本工程拟采用数字图像处理技术对落叶后的果树树干进展处理、分析，获得其主干及其支干信息，以期将提取的这些信息提供果树采摘机器人收获时使用。同时，本工程也将以该信息为根底进展果树树

4、干的二维重构。二、立论依据包括工程的研究意义、现状分析，并附主要参考文献及出处1研究意义进入21世纪，随着高新科技的迅速开展，农业科技迎来了新的开展机遇。尤其是农业生产，正朝着规模化，多样化，准确化方向开展，农业劳动力的本钱迅速上升，劳动力缺乏的现象也日趋明显，因而作为高科技的机器人技术进入农业领域变得越来越现实。果园收获作业机械化和自动化成为广阔果农们最为关注的热点问题，所以开展果树采摘机器人的研究，不仅对于适应市场需求、降低劳动强度、提高经济效率有着一定的现实意义，而且对减轻人类生活压力也是一种潜在的设想。在果树采摘机器人的研究中，避障1是其最根本的关键技术之一，也是果树采摘机器人开展的障

5、碍所在。在果树采摘过程中，一般需要在线进展相关信息如果实、树干等的提取2，这在一定程度上限制了果树采摘机器人的工作效率。基于此，本课题提出在果实收获前，预先进展果树主干及其枝干的图像信息提取，在果实采摘时，以该信息辅助机器人的采摘过程，这种方法必将大大提高果树采摘的实时性，为果树采摘机器人走向实用化助一臂之力。2现状分析果蔬采摘机器人3是21世纪准确农业的重要装备之一，是未来智能农业机械的开展方向。从1983年的第一台西红柿采摘机器人4在美国诞生以来，采摘机器人的研究和开展已经经历了20多年。以下主要介绍一些与树木图像处理和建模重构方面的国研究进展和成果。目前国主要有两组研究人员进展林木图像处

6、理方面的研究工作：林业大学的文彬等人5和林业大学的加强等人6。林业大学的研究是以树木的整枝抚育为应用背景，林业大学的应用背景是准确喷雾。2004年，程磊等提出了一种序列化的处理方法：首先综合运用基于色彩和纹理的图像分割方法7获得初步分割图像，然后应用数学形态学方法修正分割后的图像，最后对分割图像中的树冠和树干进展整株树的标记，初步实现了一类树木图像的分割。2005年，华等人对单株立木图像信息的提取分别运用近景摄影测量DLT模型和双目立体视觉技术8进展解算,解决了立木图像信息与立木二维坐标之间的解算问题。2005年，仁山、文彬等从工程应用角度出发，应用二维小波分析技术9对林木图像进展消噪、压缩等

7、处理；提出一种用于工业用材林自动整枝的立木枝干动态识别系统10框架,对人工林侧柏的枝干进展了数字图像采集及处理,同时提出了一种立木枝干计算机自动识别算法,提取立木图像枝干形状、尺寸、弯曲度及相对空间位置关系根本生长特征,即利用模式识别技术验算其与特征数据库的匹配情况,从而到达立木枝干自动识别的目的。2006年，阚江明、文彬等针对智能整枝机视觉系统的需要提出一种以数学形态学为主的图像分割方法11，解决复杂背景下树木图像分割困难的问题。2007年，阚江明、文彬等利用大小的标定尺简化无线性畸变CCD摄像机标定过程，经过标定后统计立木枝干直径的像素数与每一个像素代表的实际尺寸相乘就可以很容易地计算立木

8、枝干直径。1998年，童雀菊、华毓坤对利用图像处理方法采集原木形状参数的过程12作了研究，提出了一种根本的图像处理在树干识别中应用的方法。2004年，葛玉峰、周宏平等提出了基于相对色彩因子的树木图像分割算法13。首先引入2G/(R+B)色彩因子分割绿色树木与其背景，再引入(R+B+G)/3因子去除图像中的暗噪声或相对暗区。2004年，向海涛、加强等研究了树木图像的实时采集与识别技术14,以及树木图像处理及分析软件系统的开发,并设计制作了室模拟实验系统。2005年，王雪峰、超等介绍由摄像机图像抽取林木直径的方法、步骤15,将度量误差模型算法应用到参数的求解当中,提出适合于林业野外作业的、外参数别

9、离策略,最后对文中算法、策略进展实际验证。综上所示，国在林木图像处理工作主要集中在森林或者工业用林等方面，研究也多停留在实验室水平上。对果树图像进展研究的工作尚未见报道。并且他们的研究主要针对整棵树为研究对象，而本工程那么是对树的主干和枝干进展图像的处理和识别。3应用前景中国是一个开展中的农业大国，农业问题始终是关系到中国经济社会开展的根本问题。农业作为国民经济最重要的根底产业，对经济社会的开展和人民生活起着极为重要的保障作用。20世纪后半叶，我国以仅占世界7%的耕地养活占世界22%的人口，其中农业科技作出了巨大的奉献。但目前随着人口的不断增长和环境的不断恶化，加上农产品价格低、农业收益差，农

10、业生产环境艰辛，我国的农业开展正面临着严峻的考验。为使农业得到持续稳定的开展，技术替代资源的开展道路将是21世纪农业的必然选择。随着计算机技术和电气技术的开展,智能机器人在社会许多领域得到了广泛的应用。在农业生产中，由于作业对象和环境的复杂性及多样性，研究开展农业机器人是目前农业机械开展的一个重要容，具有广阔的的市场前景和巨大的经济效益。我国是世界上水果生产大国，目前水果总产量已超过6000万吨，约占全球产量的14%。中国有多种水果产量居世界领先地位。以柑橘为例，其产量居世界第三位，占世界总产量的10.8%。就栽培面积而言，我国的柑橘栽培面积列世界第一位，占世界总栽培面积的18%。然而就单产而

11、言，世界每公顷平均产量为14.5t，最高的为美国，到达36.9t，而中国目前的单产只有7.7t，约为美国的1/5,世界平均水平的53%，单位面积产量低是我国柑橘竞争能力提升的制约因素之一。另外一个不能忽略的问题是我国柑橘果品质量不高，据乐观估计，优质果率为30%，真正算得上优质的只占5%，50%为大路货，20%为劣质果。所以，在当前经济全球化的今天，要提高我国柑橘竞争能力，必须走优质化生产、产业化运作的路线。因而研究开发具有识别能力、视觉功能、作业柔性化、稳定可靠的智能化水果机器人，提高生产力，保证水果品质，降低生产本钱，增加整体效益，必然是新世纪高科技农业开展的方向。而我们所研究的工程正是为

12、智能化水果机器人所效劳的。在将来，也许所有水果的采摘都需要应用到智能化水果机器人。而相应的，果树收获机器人在果实采摘过程中的快速识别树干，避开树干，从而快速准确到达果实生长位置变得日益重要。采用数字图像处理技术对落叶后的果树树干进展处理、分析，获得其主干及其支干信息，以期将提取的这些信息提供果树采摘机器人收获时使用进展果树树干的二维重构将登上未来历史的舞台。参考文献：1 喜昂，周志宇.基于多超声传感器的机器人平安避障技术J.测控技术，2004，232：71-73.2 蔡健荣,基于立体视觉的成熟水果识别定位及机器人路径规划D,PhD 大学博士学位论文.2005.3 曹其新，吕恬生.日本蔬菜和水果

13、拣选机器人的开展状况J.机械设计与研究，1998，No4：9-11.4 梁喜凤，苗香雯，X绍荣等.番茄收获机器人技术研究进展J.农机化研究,2003.10 (4):1-4.5 仁山，文彬，徐凯宏，基于小波变换的林业图像处理研究，森林工程,2005,21(1):4-66 向海涛加强周宏平，基于机器视觉的树木图像实时采集与识别系统，林业科学, 2 0 0 4,40(3):144-1487 程磊，树木图像的分割方法初探，硕士学位论文，林业大学，20048 隋婧，金伟其.双目立体视觉技术的实现及其进展.电子技术应用.2004，10：4-6.9 仁山，文彬，徐凯宏，基于小波变换的林业图像处理研究，森林工

14、程,2005,21(1):4-610 仁山文彬田勇臣华丽，基于整枝抚育目的的立木枝干自动识别研究，林业大学学报,2005,27(4): 8689.11 阚江明，文彬. 基于数学形态学的树木图像分割方法J. 林业大学学报.2006,Vol.28(supp2):132136.12 童雀菊华毓坤，用图像处理法采集原木形状参数的研究，林业科学,1998,34(3):13 葛玉峰,周宏平,加强等，基于相对色彩因子的树木图像分割算法J. 林业大学学报(自然科学版).2004.28(4) :1922.14 向海涛加强周宏平，基于机器视觉的树木图像实时采集与识别系统，林业科学, 2 0 0 4,40(3):1

15、44-14815 王雪峰，超，唐守正，基于图像理解的树木直径抽取技术J. 林业科学.2005,Vol.41(2):1720.三、研究方案1. 工程研究的目标、容和拟解决的关键问题研究目标采取数字图像处理技术实现果树主干及其支干的图像信息提取，为机器人采摘果实的实时避障提供果树枝干信息。研究容1编写能够提取果树枝干信息的程序。首先利用数码摄像机采集果树图像，通过相关处理技术对图像中果树主干及其枝干的图像信息进展提取。初步确定需要经过颜色分割、灰度阈值分割、树枝区域提取、树枝骨架提取、骨架修剪、遮挡树枝恢复等步骤，其中会运用到形态学方法、距离变换法、细线化法，最后集成调试，得到所需程序。2基上以上

16、提取的信息，重新绘制出果树枝干的二维平面图像，为操作者提供友好界面环境。拟解决的关键问题1如何快速有效地分割出图像的树枝区域。2如何对主干及其支干进展信息描述。3如何基于信息描述实现树干构造的二维重绘。2. 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析研究方法本工程拟采取数字图像处理相关理论及技术实现果树图像树干的提取与分析。采取计算机图形学的方法实现树干的二维重构。基于Matlab图像处理工具箱进展图像处理算法的初步确定，在VC+环境下实现各种算法的C+程序编制与调试。技术路线与实验方案可行性分析1理论上可行：首先，果树树干及其支干的图像信息提取是农业机器人摘果工程中极其重要的一环，且在

17、国外已经有相似的研究，前景光明。其次，我组成员经过较为周密的准备，在技术路线上已有充分考虑，实验方案明确，具有极大可能在该工程的实施上取得优秀成绩。2现有设备与知识储藏：学校提供了独立实验室为我组成员的研究开辟良好环境，一定数目的资金支持为工程研究做好充足准备，而现成的实验仪器设备数码摄像机等减少了额外本钱开支。与此同时，指导教师具有相关研究经历。最后，本组成员扎实成熟的程序编程根底为本工程的实施提供了理论上的保障。综上所述,丰富的理论积累，雄厚的硬件支持，为本工程的顺序实施做足了准备。在我组成员的努力下，该工程必定会取得预期的成果。3. 本工程的创新之处本工程将设计出一套用于果树树干提取的算

18、法程序。他的创新之处在于：可为果树采摘机器人提供树干分布信息，辅助进展果实采摘定位。4.工程研究方案及预期进展 2021年4月-9月 与指导教师交流沟通,确定正确的研究思路，明确自身的缺陷和缺乏，通过各种途径参加培训班、自学等系统学习与本工程相关知识，做到足够的积累，以面对实验过程中所遇到的各种问题和困难。 2021年10月 积极向指导教师请教，确定实验中所需材料和相应仪器设备。与指导教师详细交流,确定正确的实施方案，着手查找各类资料，动手制作相关材料、工具，清理出可随即投入使用的设备器材和实验室。 2021年11月 利用数码相机拍摄去除树叶、果实的果树图像，依据实验方案设定出详细方案和编程步

19、骤。 2021年11月-12月 分工明确。开场着手工程的编程阶段，尝试编写根本程序模块。提交?工程中期检查表?等阶段性研究报告。 2021年3月-4月 编写正确详尽的程序，不断调试，以得到目标所期许的成果。 2021年5月 与指导教师沟通，将研究成果和实际应用结合起来，不断修改调整，细微处略作修饰，以期得到与目标匹配的自主研发软件系统。 2021年9月-10月 准备结题工作，根据实验研究结果，撰写论文。5. 预期研究成果1、编制果树树干提取程序一套；2、撰写工程结题报告，争取发表一篇学术论文。四、研究根底1. 与本工程有关的研究工作积累和已有的研究工作成绩12021年至2021年，我们大局部成

20、员学习了高等数学、线性代数概率统 计等课程，XX同学也于今年初通过了高等数学的学习，并取得优异成绩。我们均具备运用数理知识分析处理问题的能力。22021年2-7月，我们通过了计算机编程语言的学习，并均已取得全国计算机二级证书，能够熟练使用VC+编程软件，进展一些相关程序的编写。32021年，在科协的组织下，我们进展了有关农业机器人摘果工程的专题讨论，并对机械手臂避障问题作了相关论述。42021年3月，我们就果树主干及其支干的图像信息提取作了详细讨论，并积极收集资料，与导师交流，为今后的实验研究奠定根底。5熟练掌握有多种应用软件word,cad,ppt,excel等。2. 已具备的条件、尚缺少的

21、条件和拟解决的途径包括利用教学实验室、科研实验室和实习基地等的方案与落实情况已具备的条件1学校具有丰富的实验材料和完整齐全的研究设备。2学校大力支持并鼓励学生进展科研及实践创新训练活动，并有专人负责组织协调，匹配经费到位，配套扶持政策完善，能够为学生实施训练工程创造良好的环境。3本实践创新训练方案的指导教师为XX教师，在学校开设有农业机器人等课程。安教师有着丰富的教育教学经历以及很强的科研实力，能有效指导学生进展此工程的研究训练。他曾长期致力于农业机器人相关工程的研究工作。4小组成员具备较强的思维能力与动手能力，对科研有着极强烈的兴趣，具有团结和吃苦耐劳的精神。尚缺少的条件虽然已经做了极其充分

22、的准备，考虑较周密详尽，随时可以投入工程的研究及软件开发工作，但缺少对C+和数字图像处理更加深入精详的知识储藏。拟解决的途径1加强对C+的自学，必要时指导教师能够提供针对C+的专业培训。2充分利用好图书馆的网络资源，同时学校考虑在实验室配备可用网络以供小组成员实时查阅资料信息，和导师保持联络。五、经费预算支出科目金额元计算根据及理由资料印刷200打印，复印文献及资料下载，撰写报告等交通费200图像采集、采购材料等交通费书费200相关技术书籍的购置采购经费200树木材料的采购与安装辅助工具200工具购置其他200不可预知的费用总计1200注:开支围详见校教字2003134号?农业大学SRT方案工

23、程管理方法?文件的第十三条。六、审查意见指导教师意见指导教师签名：年 月 日系部意见负责人签名、公章：年 月 日学院意见负责人签名、公章：年 月 日学校意见负责人签名、公章：年 月 日备注七、申请者承诺我保证上述填报容的真实性。如果获得资助，我与本工程组成员将严格遵守学校的有关规定，在不影响课程学习的同时，保证工程研究工作的时间，并按方案认真开展研究工作，在工程研究过程中或完毕时，承受学校对本工程的中期检查和结题验收，并按时提交工作总结和结题报告。申请者签名： 年 月 日教育之通病是教用脑的人不用手，不教用手的人用脑，所以一无所能。教育革命的对策是手脑联盟，结果是手与脑的力量都可以大到不可思议。教育之通病是教用脑的人不用手，不教用手的人用脑，所以一无所能。教育革命的对策是手脑联盟，结果是手与脑的力量都可以大到不可思议。. .word.zl.