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基于ARM-Linux的棉花病虫害检测系统研究

作　者: 何青海
导　师: 马本学
学　校: 石河子大学
专　业: 农业电气化与自动化
关键词: 图像处理棉花病虫害检测 ARM Linux Qt
分类号: S435.62
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 31次
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内容摘要

在棉花病虫害的智能检测中，图像处理技术以及处理结果的应用占有十分重要的地位。当今利用数字图像处理技术对棉花进行病虫害检测成为科学研究的热点，产生了许多优秀、成熟的算法，但是面向应用的嵌入式图像处理系统却不能很好的满足棉花病虫害的智能检测的要求，例如在便携性、实时性和小型化的道路上还需要进一步发展。本论文研究设计了一种基于ARM-Linux的棉花病虫害检测系统，具有体积小、成本低、实时性好、稳定性高等优点。为了实现该检测系统，主要对系统的设计方案、病虫害检测方法、系统软件、应用软件进行了研究，主要工作如下：第一，分析基于ARM-Linux嵌入式系统的总体结构和实际功能需求，并根据体系结构及实际需求选配系统硬件（如S3C2440处理器、CMOS摄像头）和系统软件（如嵌入式Linux），从而完成对基于ARM-Linux的棉花病虫害检测系统的总体设计。第二，以棉叶螨为例，研究棉花病虫害的智能化检测与自动化分级方法，包括棉花病虫害叶片图像的图像处理方法，不同颜色模型中病虫害特征的提取方法，并对检测方法进行了验正及优化；第三，在系统硬件上实现嵌入式Linux操作系统。主要工作有：建立系统开发所需的嵌入式交叉编译环境，分析Bootloader的启动原理及运行过程，移植，论述嵌入式Linux的源代码结构和运行原理，研究如何在ARM硬件平台上进行嵌入式Linux内核的编译与移植，并对在Linux操作系统下的Yaffs2文件系统的开发进行详细的研究。第四，利用Qt编程，实现棉花病虫害检测系统的应用程序。研究Qt的编程技术，特别是Qt特有的信号与槽机制；分析棉花病虫害检测系统应用程序设计中涉及的关键问题：窗体设计、界面布局、图像显示；结合棉花病虫害检测的功能需求，设计完成了棉花病虫害检测系统应用程序。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-9
插图目录  9-11
第一章绪论  11-16
  1.1 研究背景和意义  11-12
  1.2 国内外研究现状及分析  12-13
  1.3 主要研究内容及技术路线  13-16
第二章基于 ARM‐Linux 的嵌入式总体设计方案  16-24
  2.1 系统功能需求分析  16-17
    2.1.1 系统总体结构和功能  16
    2.1.2 图像处理与病虫害检测的需求分析  16
    2.1.3 人机交互需求分析  16-17
  2.2 基于 ARM 的嵌入式系统硬件平台  17-21
    2.2.1 基于 ARM 的嵌入式系统简介  17-18
    2.2.2 S302440 体系结构  18-20
    2.2.3 图像采集设备分析  20
    2.2.4 外围硬件设备  20-21
  2.3 嵌入式系统软件  21-23
    2.3.1 Linux 操作系统简介  21-22
    2.3.2 ARM 和 linux 结合  22-23
    2.3.3 选择 Linux 的原因  23
  2.4 本章小结  23-24
第三章图像处理与棉花病虫害识别算法分析  24-41
  3.1 检测对象的选择  24-25
  3.2 螨害棉叶图像的处理  25-33
    3.2.1 彩色图像灰度化  25-26
    3.2.2 灰度变换  26-27
    3.2.3 直方图修正  27-29
    3.2.4 图像滤波  29-31
    3.2.5 图像的二值化  31-33
  3.3 不同颜色模型下的特征提取  33-36
    3.3.1 不同颜色模型图像处理效果比较  33-35
    3.3.2 颜色特征提取  35-36
  3.4 棉花病虫害智能化检测  36-37
    3.4.1 基于颜色分量的棉叶螨自动监测  36-37
    3.4.2 棉叶螨自动检测算法的优化  37
  3.5 不同病虫害程度的自动分级  37-40
    3.5.1 BP 神经网络法分级  37-38
    3.5.2 像素比值法分级  38-40
  3.6 本章小结  40-41
第四章嵌入式 Linux 操作系统的移植  41-54
  4.1 嵌入式开发环境的建立  41-43
    4.1.1 建立主机的开发环境  41-42
    4.1.2 建立交叉编译环境  42-43
  4.2 Bootloader 系统的分析  43-46
    4.2.1 Bootloader 简介  43
    4.2.2 U‐boot 的启动流程  43-45
    4.2.3 U‐boot 的移植  45-46
  4.3 Linux 内核的剪裁及移植  46-50
    4.3.1 Linux 内核源代码  46-47
    4.3.2 linux 内核的组成  47-48
    4.3.3 Linux 内核的剪裁及移植  48-50
  4.4 嵌入式文件系统的实现  50-53
    4.4.1 嵌入式文件系统  50-51
    4.4.2 添加内核对 yffs2 文件系统的支持  51-52
    4.4.3 Yafss2 文件系统的制作  52-53
  4.5 本章小结  53-54
第五章基于 Qt 的棉花病虫害检测系统软件开发  54-64
  5.1 Qt 编程技术  54-56
    5.1.1 Qt 与 Qt/Embedded  54-55
    5.1.2 Qt 的信号与槽  55-56
  5.2 程序设计中涉及的关键问题  56-59
    5.2.1 窗体创建  56-57
    5.2.2 界面布局  57-59
    5.2.3 图像显示  59
  5.3 基于 Qt 的棉花病虫害检测系统的实现  59-63
    5.3.1 系统总体功能设计  59-61
    5.3.2 设计文件的实现  61-63
  5.4 本章小结  63-64
结论  64-65
参考文献  65-67
附录 1  67-68
  1、图像处理的代码（部分）  67
  2、图像空间变换的代码（部分）  67-68
附录 2  68-69
  1、创建软件窗体元素代码（部分）  68
  2、棉花病虫害检测软件界面布局代码（部分）  68-69
作者简介  69-70
致谢  70-71
石河子大学硕士研究生学位论文导师评阅表  71

基于ARM-Linux的棉花病虫害检测系统研究

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