【摘 要】
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内蒙古地区生物多样性丰富,但环境污染和气候恶化等因素导致濒危植物逐年增加,开展精准有效的植物保护刻不容缓。利用装有双目相机的无人机对濒危植物开展野外生存状况调查,确定濒危植物的空间分布位置,再进行生物性状等数据的测量,对了解植物生长情况,鉴定植物濒危等级意义重大。本文围绕植物定位和生物性状测量两大需求,研究了基于双目视觉技术的植物定位和测量算法。算法涉及的主要内容有相机标定、图像去雾和立体匹配。在
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内蒙古地区生物多样性丰富,但环境污染和气候恶化等因素导致濒危植物逐年增加,开展精准有效的植物保护刻不容缓。利用装有双目相机的无人机对濒危植物开展野外生存状况调查,确定濒危植物的空间分布位置,再进行生物性状等数据的测量,对了解植物生长情况,鉴定植物濒危等级意义重大。本文围绕植物定位和生物性状测量两大需求,研究了基于双目视觉技术的植物定位和测量算法。算法涉及的主要内容有相机标定、图像去雾和立体匹配。在相机标定部分,本文采用张氏标定法标定出了双目相机的内、外参数,并对标定结果进行了反投影误差分析。在图像去雾部分,对基于暗通道先验原理的经典去雾算法易出现Halo现象和亮区颜色失真问题,提出了融合雾密度粗细映射结合和基于容差机制的亮区透射率优化的改进暗通道去雾算法。与经典去雾算法相比,改进算法的图像去雾更加清晰且去雾速度更快。在立体匹配部分,针对传统ORB算法利用暴力匹配（BF）搜索匹配点速度慢的问题,本文采用局部敏感哈希算法（LSH）进行了有效优化;针对传统ORB算法匹配精度的不足,本文提出了融合网格运动统计（GMS）和PROSAC两步提纯算法的改进ORB算法,提升了匹配精度。另外,本文还研究了基于视差平面的局部立体匹配算法,该算法生成视差图完整,匹配速度满足实时性要求。最后本文设计了植物定位和测量系统。基于VS2010平台,调用opencv2.4.10库,以中华金叶榆为目标,逐步实现了植物定位和测量系统设计的全过程。通过对小型草本植物定位及测量实验和仿无人机高空俯视定位实验证实了本文设计的系统误差较小,精度和实时性能满足实际需求。
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