光電視覺測量系統(tǒng)及光周期現(xiàn)象分析

天津理工大學(xué)結(jié)課報告)實驗步驟Hough直線檢測圖像預(yù)處理在、的極值范圍內(nèi)對其分別進行m，n等分，形成一個二維數(shù)組，設(shè)一個二維數(shù)組的下標（即每一個元素）對應(yīng)空間中的一個網(wǎng)格(與、值對應(yīng))；數(shù)組中每個元素置初值0。對空間中的每個間斷點作Hough變換，在對應(yīng)的空間中產(chǎn)生一條曲線，曲線所經(jīng)過的每個網(wǎng)格的對應(yīng)數(shù)組元素，其值增加1。如果這些圖像空間點共線，則參數(shù)空間中的曲線必有交點，那么找出數(shù)組中的極大元素，該元素坐標所對應(yīng)的空間中的直線就是所要檢測的少數(shù)間斷點形成的直線。檢測出平面上n點后，將交點坐標帶入得到逼近n點的直線方程。Hough圓檢測圖像預(yù)處理找出處理后圖像中想要的點，求出這些點對應(yīng)的空間中的圓錐曲線。通過預(yù)分配內(nèi)存設(shè)計空間的累計器，計算空間中每一個網(wǎng)格中累計的個數(shù)。由于在空間中共圓的點，對應(yīng)與空間的圓錐曲線會有共同的交點，只需找出滿足一定閾值范圍內(nèi)的點，這些點所對應(yīng)的坐標就對應(yīng)于空間的圓心坐標和半徑大小，這樣就可以在原圖中找到圓。實驗結(jié)果及分析Hough直線檢測從上述結(jié)果可以看出，利用Hough極坐標直線變換可以很清楚的標注出原圖中的直線；而對于顯示場景中的圖，由于噪聲的干擾，只能識別比較明顯的直線，而且運算時間加長。Hough圓檢測對于上述兩個圖，用hough圓變換可以很明顯的標出原圖中的圓，但是不足之處在于需要設(shè)定合理的閾值、步長以及初始搜索半徑，這樣可以提高效率，并且免去很多干擾，從而大大縮短程序的運行時間。實驗心得體會和建議心得體會：通過這次實驗讓我掌握Hough變換的基本原理，并能夠用其進行直線和圓的檢測。建議：可以要求同學(xué)們用多種方式進行直線和圓的檢測。程序源代碼Hough直線檢測%%讀取并顯示原圖clc,clearall,closeallf=imread('malu.jpg');%讀入彩色圖像，注意不能使用灰度圖像f=imread('line.jpg');o=f;%保留彩色原圖f=rgb2gray(f);%將彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，f=im2double(f);figure();subplot(2,2,1);imshow(o);title('原圖');%%提取圖像邊緣[m,n]=size(f);%得到圖像矩陣行數(shù)m，列數(shù)nfori=3:m-2forj=3:n-2%處理領(lǐng)域較大，所以從圖像（3,3）開始，在（m-2,n-2）結(jié)束l(i,j)=-f(i-2,j)-f(i-1,j-1)-2*f(i-1,j)-f(i-1,j+1)-f(i,j-2)-2*f(i,j-1)+16*f(i,j)-2*f(i,j+1)-f(i,j+2)-f(i+1,j-1)-2*f(i+1,j)-f(i+1,j+1)-f(i+2,j);%LoG算子endendsubplot(2,2,2);imshow(l);title('LoG算子提取圖像邊緣');%%濾波[m,n]=size(l);fori=2:m-1forj=2:n-1y(i,j)=l(i-1,j-1)+l(i-1,j)+l(i-1,j+1)+l(i,j-1)+l(i,j)+l(i,j+1)+l(i+1,j-1)+l(i+1,j)+l(i+1,j+1);y(i,j)=y(i,j)/9;%LoG算子提取邊緣后，對結(jié)果進行均值濾波以去除噪聲，為下一步hough變換提取直線作準備endendsubplot(2,2,3);imshow(y);title('均值濾波器處理后')%%二值化q=im2uint8(y);[m,n]=size(q);fori=1:mforj=1:nifq(i,j)>80;%設(shè)置二值化的閾值為80q(i,j)=255;%對圖像進行二值化處理，使圖像邊緣更加突出清晰elseq(i,j)=0;endendendsubplot(2,2,4);imshow(q);title('二值化處理后');%%檢測直線(快速查找)%Hough變換檢測直線，使用（a，p）參數(shù)空間，a∈[0,180],p∈[0,2d]a=180;%角度的值為0到180度d=round(sqrt(m^2+n^2));%圖像對角線長度為p的最大值s=zeros(a,2*d);%存儲每個(a,p)個數(shù)z=cell(a,2*d);%用元胞存儲每個被檢測的點的坐標fori=1:mforj=1:n%遍歷圖像每個點if(q(i,j)==255)%只檢測圖像邊緣的白點，其余點不檢測fork=1:ap=round(i*cos(pi*k/180)+j*sin(pi*k/180));%對每個點從1到180度遍歷一遍，取得經(jīng)過該點的所有直線的p值（取整）if(p>0)%若p大于0，則將點存儲在（d，2d）空間s(k,d+p)=s(k,d+p)+1;%（a，p）相應(yīng)的累加器單元加一z{k,d+p}=[z{k,d+p},[i,j]'];%存儲點坐標elseap=abs(p)+1;%若p小于0，則將點存儲在（0，d）空間s(k,ap)=s(k,ap)+1;%(a，p)相應(yīng)的累加器單元加一z{k,ap}=[z{k,ap},[i,j]'];%存儲點坐標endendendendend%%顯示直線fori=1:aforj=1:d*2%檢查每個累加器單元中存儲數(shù)量if(s(i,j)>70)%將提取直線的閾值設(shè)為70lp=z{i,j};%提取對應(yīng)點坐標fork=1:s(i,j)%對滿足閾值條件的累加器單元中(a，p)對應(yīng)的所有點進行操作o(lp(1,k),lp(2,k),1)=255;%每個點R分量=255，G分量=0，B分量=0o(lp(1,k),lp(2,k),2)=0;o(lp(1,k),lp(2,k),3)=0;%結(jié)果為在原圖上對滿足閾值要求的直線上的點賦紅色endendendendfigure,imshow(o);title('hough變換提取直線');Hough圓檢測clc,clearallf=imread('yingbi.jpg');%讀入彩色圖像，注意不能使用灰度圖像o=f;%保留彩色原圖f=rgb2gray(f);%將彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖像，f=im2double(f);figure();subplot(2,2,1);imshow(o);title('原圖');%%提取圖像邊緣[m,n]=size(f);%得到圖像矩陣行數(shù)m，列數(shù)nfori=3:m-2forj=3:n-2%處理領(lǐng)域較大，所以從圖像（3,3）開始，在（m-2,n-2）結(jié)束l(i,j)=-f(i-2,j)-f(i-1,j-1)-2*f(i-1,j)-f(i-1,j+1)-f(i,j-2)-2*f(i,j-1)+16*f(i,j)-2*f(i,j+1)-f(i,j+2)-f(i+1,j-1)-2*f(i+1,j)-f(i+1,j+1)-f(i+2,j);%LoG算子endend%subplot(2,2,2);imshow(l);title('LoG算子提取圖像邊緣');%%濾波[m,n]=size(l);fori=2:m-1forj=2:n-1y(i,j)=l(i-1,j-1)+l(i-1,j)+l(i-1,j+1)+l(i,j-1)+l(i,j)+l(i,j+1)+l(i+1,j-1)+l(i+1,j)+l(i+1,j+1);y(i,j)=y(i,j)/9;%LoG算子提取邊緣后，對結(jié)果進行均值濾波以去除噪聲，為下一步hough變換提取直線作準備endend%subplot(2,2,3);imshow(y);title('均值濾波器處理后')%%二值化q=im2uint8(y);[m,n]=size(q);fori=1:mforj=1:nifq(i,j)>80;%設(shè)置二值化的閾值為80q(i,j)=255;%對圖像進行二值化處理，使圖像邊緣更加突出清晰elseq(i,j)=0;endendendsubplot(2,2,2);imshow(q);title('二值化處理后');%%***************hough圓變換*********************************BW=q;step_r=10;%設(shè)定半徑搜索步長r_min=50;%最小半徑和最大半徑，確定搜索范圍r_max=150;[m,n]=size(BW);r=round((r_max-r_min)/step_r)+1;%半徑最大搜索次數(shù)adder=zeros(m,n,r);[x,y]=find(BW);%找出矩陣中的非零值count=size(x);%計算非零值的個數(shù)forN=1:countforR=1:rforA=1:360A=(A/360)*2*pi;a=round(x(N)-(r_min+step_r*(R-1))*cos(A));b=round(y(N)-(r_min+step_r*(R-1))*sin(A));if(a>0&&a<=m&&b>0&&b<=n)adder(a,b,R)=adder(a,b,R)+1;%參數(shù)空間累加器加1endendendend%%畫出原圖中的圓，并找出圓心max_adder=max(max(max(adder)));%找出空間累計器中儲存最多的點數(shù)thre=0.85;%根據(jù)經(jīng)驗設(shè)定閾值比重index=find(adder>=max_adder*thre);%找出滿足閾值范圍內(nèi)點的序數(shù)l=length(index);a1=zeros(l,1);b1=zeros(l,1);r1=zeros(l,1);subplot(2,2,3),imshow(o),holdon,title('圓形檢測結(jié)果');fori=1:l[a1(i),b1(i),r1(i)]=ind2sub(size(adder),index(i));%根據(jù)序數(shù)找出其所對應(yīng)的坐標r1(i)=r_min+step_r*(r1(i)-1);%算出半徑(之前的r（i）代表的是步長的個數(shù)而不是半徑)plot(b1(i),a1(i),'.red');%標注圓心%根據(jù)坐標畫出圓rectangle('position',[b1(i)-r1(i),a1(i)-r1(i),2*r1(i),2*r1(i)],'curvature',[1,1],'edgecolor','r');end報告評分：指導(dǎo)教師簽字：結(jié)課報告課程名稱：都市植物工廠題目：光周期現(xiàn)象分析姓名：年級專業(yè)：信息管理與信息系統(tǒng)學(xué)號：任課教師：時間：20**年11月30日光周期現(xiàn)象分析【摘要】：美國園藝學(xué)家加納和阿拉德（GarnerandAllard）在1920年觀察到煙草的一個變種（marylandmammoth）在華盛頓地區(qū)夏季生長時，株高達3～5m時仍不開花，但在冬季轉(zhuǎn)入溫室栽培后，其株高不足1m就可開花。他們試驗了溫度、光質(zhì)、營養(yǎng)等各種條件，發(fā)現(xiàn)日照長度是影響煙草開花的關(guān)鍵因素。在夏季用黑布遮蓋，人為縮短日照長度，煙草就能開花；冬季在溫室內(nèi)用人工光照延長日照長度，則煙草保持營養(yǎng)狀態(tài)而不開花。由此他們得出結(jié)論，短日照是這種煙草開花的關(guān)鍵條件。后來的大量實驗也證明，許多植物的開花與晝夜的相對長度即光周期有關(guān)，即這些植物必須經(jīng)過一定時間的適宜光周期后才能開花，否則就一直處于營養(yǎng)生長狀態(tài)。光周期的發(fā)現(xiàn)，使人們認識到光不但為植物光合作用提供能量，而且還作為環(huán)境信號調(diào)節(jié)著植物的發(fā)育過程，尤其是對成花誘導(dǎo)起著重要的作用?！娟P(guān)鍵詞】：光周期植物類型臨界日長農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用前言光周期現(xiàn)象，是指植物通過感受晝夜長短變化而控制開花的現(xiàn)象稱為光周期現(xiàn)象，也有人給光周期現(xiàn)象下了個廣義的定義，植物通過感受晝夜長短而控制生理反應(yīng)的現(xiàn)象。晝夜光照與黑暗的交替及其對植物發(fā)育，特別是開花有顯著影響的現(xiàn)象。光周期是影響植物生長發(fā)育的重要因素，可影響植物花芽分化、開花、結(jié)實、分枝以及某些地下器官（塊莖、塊根、球莖、鱗莖等）的形成。植物成花的光周期反應(yīng)與植物地理起源和長期適應(yīng)于生態(tài)環(huán)境有密切關(guān)系：寒帶植物多屬于長日性，其自然成花多在晚春和初夏；而熱帶和亞熱帶植物多屬于短日性，成花期有些是在早春，有些則在夏末或初秋日照較短時。在進行花果類中草藥種植時，要特別注意了解所種藥材的光周期反應(yīng)類型，以免造成損失。本文主要研究分析植物成花反應(yīng)的光周期類型與光周期現(xiàn)象在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。2.植物對光周期反應(yīng)的類型①長日植物(LDP)各種植物都有它特定的臨界日長，植物每天日照時間長于它的臨界日長就開花，短于它的臨界日長就不開花，這類植物就是長日植物。一般在12—16小時范圍內(nèi)，晝長越長，開花越快，并在連續(xù)光照下也能開花，如小麥（冬）臨界日長12h，菠菜，燕麥圖1小麥——長日植物9h等。②短日植物(SDP)

這種植物在日照長度短于某一定臨界值時才能夠開花，對于這種植物適當縮短光照，延長黒暗，可提早開花，在臨界日長內(nèi)，延長光照，就延遲開花，如果光照時數(shù)大于臨界日長，就不進行花芽分化，不開花；短日照植物有大豆、紫蘇、水稻、蒼耳、菊、煙草、一品紅、落地生根等。③日中性植物(DNP)圖2水稻——短日植物這類植物的成花對日照長度不敏感，只要其他條件滿足，在任何長度的日照下均能開花。如月季、黃瓜、茄子、番茄、辣椒、菜豆、君子蘭、向日葵、蒲公英等。④長-短日植物開花要求先長日后短日的雙重日照條件，如大葉落地生根、蘆薈等。⑤短-長日植物這類植物開花要求先短日后長日的雙重日照條件，如風(fēng)鈴草、鴨茅、瓦松、白三葉草等⑥中日照植物中日照植物是指開花時要求晝夜長短比例接近相等（12小時左右）的植物。如甘蔗要求11.5—12.5小時日照。⑦兩極光周期植物這類植物在中等日照條件下保持營養(yǎng)生長狀態(tài)，而在較長或較短日照下才開花，狗尾草等。圖3對不同日長的幾種開花反應(yīng)日中性植物2.相對長日植物3.絕對長日植物4.絕對短日植物5.相對短日植物（在縱坐標上數(shù)目字后面的k字表示這些數(shù)字是任意的）許多植物成花有明確的極限日照長度，即臨界日長（criticaldaylength）。長日植物的開花，需要長于某一臨界日長；而短日植物則要求短于某一臨界日長，這些植物稱絕對長日植物或絕對短日植物。但是，還有許多植物的開花對日照長度的反應(yīng)并不十分嚴格，它們在不適宜的光周期條件下，經(jīng)過相當長的時間，也能或多或少的開花，這些植物稱為相對長日植物或相對短日植物?？梢钥闯?，長日植物的臨界日長不一定都長于短日植物；而短日植物的臨界日長也不一定短于長日植物。如一種短日植物大豆的臨界日長為14h，若日照長度不超過此臨界值就能開花。一種長日植物冬小麥的臨界日長為12h，當日照長度超過此臨界值時才開花。將此兩種植物都放在13h的日照長度條件下，它們都開花。因此，重要的不是它們所受光照時數(shù)的絕對值，而是在于超過還是短于其臨界日長。同種植物的不同品種對日照的要求可以不同，如煙草中有些品種為短日性的，有些為長日性的，還有些只為日中性的。通常早熟品種為長日或日中性植物，晚熟品種為短日植物。光周期現(xiàn)象的應(yīng)用①引種從遠地引進新的作物或品種時,首先要了解被引作物的光周期特性。如果原產(chǎn)地與引入地區(qū)光周期條件差異太大就有可能因生育期太長而不能成熟,或者因生育期太短而產(chǎn)量過低。我國南方品種(LDP和SDP)其臨界日長一般比北方的要短。而在生長季節(jié)中春夏的長日照偏南地區(qū)比偏北地區(qū)來得要晚些;夏秋的短日照偏南地區(qū)比偏北地區(qū)來得要早些。因此一般來說,SDP南種北引,開花推后,生育期會延長,北種南引,生育期會縮短、開花提前。LDP則相反,北種南引,生育期延長,南種北引,生育期縮短。所以對于收獲果實、種子的作物在引種時必須考慮引進后能否適時開花結(jié)實,否則會導(dǎo)致顆粒無收。因此SDP南種北移應(yīng)引早熟品種,北種南移則引進晚熟品種為宜。以大豆而言,南方大豆在北京種植時,從播種到開花日期長,枝葉繁茂,但由于開花期晚(廣州品種番禺豆在北京10月1日才開花),天氣已冷,結(jié)實不多,產(chǎn)量不高。東北的品種在北京種植,從播種到開花的時間很短(如佳木斯的品種滿倉金在北京種植36天后便開花),植株很小就開花,產(chǎn)量也不高。同緯度地區(qū)的日照長度相同,若海拔高度相近,則溫度差異一般不大。因此,如果其它生長條件合適,相互引種比較容易。但如引種地區(qū)與原產(chǎn)地相距過遠,便有留種問題。如廣東、廣西的紅麻引種到北方種植,9月下旬才能現(xiàn)蕾,種籽不能及時成熟,可在留種地采用苗期短日處理方法,解決種籽問題。表1中國南北各地大豆在北京種植時開花的情況原產(chǎn)地及約略緯度廣州23o南京32o北京40o錦州41o佳木斯47o產(chǎn)品名稱番禹豆金大532本地大豆平頂香滿倉金原產(chǎn)地播種到開花日數(shù)（d）—90807155北京播種到開花日數(shù)（d）168124806336②育種通過人工光周期誘導(dǎo)，可以加速良種繁育、縮短育種年限。育種工作中經(jīng)常遇到父母本花期不遇的現(xiàn)象，利用人工控制溫度和光照時間，就可以加速或延遲植物的開花，可使花期相差很遠的兩個品種或兩種植物，在同一時間開花，以便進行有性雜交，從而獲得新的雜種。如在進行甘薯雜交育種時，可以人為地縮短光照，使甘薯開花整齊，以便進行有性雜交，培育新品種。根據(jù)中國氣候多樣的特點，可進行作物的南繁北育：短日植物水稻和玉米可在海南島加快繁育種子；長日植物小麥夏季在黑龍江、冬季在云南種植，可以滿足作物發(fā)育對光照和溫度的要求，一年內(nèi)可繁殖2~3代，加速育種進程。③控制花期通過加光、遮光及光暗顛倒等不同方法。為使長日照花卉在自然日照短的秋冬季開花，可在日落后人工加光3～4小時，輔以適當加溫；延遲開花，如在白天用黑色遮光數(shù)小時，則可推遲花期。對短日照花卉如菊花、一品紅等，如在傍晚或早晨遮光數(shù)小時，可提早開花；反之，如人工增加光照數(shù)小時，則可延遲開花。此外，對于有夜間開花習(xí)性的花卉如曇花，如在現(xiàn)蕾后，白天遮光、夜間行人工光照，可使其白天開花。例如短日照的菊花，在自然條件下秋季開花，為了觀賞目的，可人為創(chuàng)造短日照條件使它在6月～7月，甚至在“五一”節(jié)開花；也可通過延長日照時間或利用光進行暗期間斷