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文檔簡介
1、電阻層析成像(Electrical Resistance Tomography,簡稱ERT)作為電學(xué)成像的一個(gè)重要分支,由于其快速、無擾動(dòng)、無輻射、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn),在石油、化工以及地質(zhì)勘探等多個(gè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。課題組將ERT技術(shù)應(yīng)用到電子農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,拓展出塊莖電阻成像(Tuber Electrical Resistance Tomography,簡稱TERT)新型研究領(lǐng)域。塊莖電阻成像技術(shù)能對(duì)植物塊莖的生長狀態(tài)和位置信息進(jìn)行非侵入
2、式的可視化監(jiān)控,符合精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)的要求,為新品種培育和電子農(nóng)業(yè)提供了一種可視化檢測手段和工具。
本文對(duì)多塊莖電阻成像的理論和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了較為深入地研究。首先建立了基于COMSOL Multiphysics的多塊莖物理場模型,對(duì)多塊莖的TERT正問題進(jìn)行了仿真分析與研究;其次設(shè)計(jì)并修正了適合多塊莖電阻成像的圖像重建算法;最后在課題組研究建立的TERT-I型樣機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,最終建立并完善了多塊莖電阻成像系統(tǒng)。
本
3、文的主要工作包括:
(1)多塊莖電阻成像的正問題研究。進(jìn)行多塊莖物理建模;分別對(duì)空?qǐng)銮闆r和存在多個(gè)塊莖的物理場進(jìn)行仿真分析研究,對(duì)場域中塊莖的個(gè)數(shù)不同、位置不同及形狀不同的情況進(jìn)行對(duì)比分析,總結(jié)與之相應(yīng)的規(guī)律特性,為多塊莖圖像重建打下基礎(chǔ)。
(2)多塊莖圖像重建算法的研究。將定性算法LBP和定量算法MNR引入到TERT系統(tǒng)中,對(duì)場域中存在多塊莖的情況進(jìn)行圖像重建,比較成像結(jié)果,歸納總結(jié)規(guī)律特性。
(3)對(duì)圖
4、像重建算法得到的圖像進(jìn)行圖像后處理,經(jīng)過圖像二值化、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理、邊緣提取等步驟之后,以此得到較為清晰的土壤/塊莖等多相介質(zhì)的分布圖像。
(4)模擬實(shí)驗(yàn)研究?;趯?duì)TERT-I型樣機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取可行性的系統(tǒng)分析,利用水介質(zhì)和絕緣尼龍棒分別代替土壤和塊莖進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)研究,以此來驗(yàn)證多塊莖圖像重建算法的可行性和可靠性,并進(jìn)行了具體分析。
(5)飽和土壤介質(zhì)和馬鈴薯塊莖的成像實(shí)驗(yàn)研究。利用TERT-Ⅰ型樣機(jī)系統(tǒng),對(duì)飽和
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