鞘翅目害虫自动鉴定技术研究

摘要

鞘翅目害虫是重要的农业和林业害虫，目前鞘翅目害虫的鉴定工作是由数量有限的专家进行，大部分非专业人员因缺乏相关知识的技术培训，要快速鉴定害虫种属具有相当的难度，不利于害虫防治。为此，本研究利用计算机视觉技术对34种重要的农业和林业鞘翅目害虫的自动鉴定技术进行了研究，设计了一个用于鞘翅目害虫自动鉴定的计算机识别系统。
　　 针对不同种属的鞘翅目害虫体长差异较大这一问题，采用了不同的图像获取系统分别采集体长不同的鞘翅目害虫图像：采用自行设计的鞘翅目害虫图像获取系统采集常规害虫（体长大于1cm的害虫）图像；而对于微小害虫（一般体长2-14mm的小型害虫）则采用带有显微镜接口的奥林巴斯数码相机连接显微镜进行拍摄。将获得的害虫图像进行图像增强、去噪声等预处理操作后，为了有效地分割出害虫，对不同种类的害虫图像提出了不同的分割方法：对微小害虫采用基于固定取阈法的分割方法来分割前景，对于常规害虫采用基于最大类间自动取阈法的分割方法进行去背景操作。针对去背景后的图像中包含的害虫触角和足节等部分，提出了稳定而有效的去噪方法。根据鞘翅目害虫的分类学特征，从害虫图像中提取了区域周长、区域面积、主弦，次主弦，离散指数，偏心率和紧凑性等七个形状特征参数作为鞘翅目害虫的分类判别依据。为提高鞘翅目害虫的识别正确率，研究了基于极大极小准则的模糊模式识别方法，基于多元分类的最小二乘支持向量机方法和BP神经网络方法，并将最符合实际分类要求的模糊模式识别方法确定为鞘翅目害虫的最终分类方法，利用该方法对34种鞘翅目进行自动鉴定时平均准确率可达92.16％。
　　 利用VB和MATLAB开发了鞘翅目害虫图像自动鉴定软件系统。该系统界面友好，功能齐全，使得只具有初步相关经验的用户利用该系统就可以进行专家水平的鉴定工作，这对加强鞘翅目害虫的检疫与防治有着积极意义。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究的目的和意义

1.2 计算机视觉技术概述

1.3 国内外研究进展

1.4 本研究的主要内容

1.5 本章小结

第二章 鞘翅目害虫图像获取及处理

2.1 鞘翅目害虫图像获取

2.1.1 供试材料

2.1.2 鞘翅目害虫图像采集

2.2 图像处理

2.2.1 鞘翅目害虫图像增强

2.2.2 鞘翅目害虫图像分割

2.2.3 鞘翅目害虫图像平滑

2.3 特征提取

2.3.1 鞘翅目害虫图像的特征筛选研究

2.3.2 特征提取结果

2.4 本章小结

第三章 鞘翅目害虫模式识别技术

3.1 引言

3.2 模糊模式识别方法

3.2.1 模糊现象与模糊概念

3.2.2 模糊集合

3.2.3 模糊模式识别

3.2.4 模式识别分类器设计

3.2.5 模式识别实验与结果

3.3 神经网络方法

3.3.1 人工神经网络概述

3.3.2 神经网络模型

3.3.3 误差逆传神经网络模型

3.3.4 基于BP网络的鞘翅目害虫分类器设计

3.3.5 识别实验与结果

3.4 支持向量机

3.4.1 统计学习理论

3.4.2 支持向量机

3.4.3 基于LS-SVM鞘翅目害虫多元分类器设计

3.4.4 识别实验与结果

3.5 几种模式分类方法实验结果比较与分析

3.6 本章小结

第四章 鞘翅目害虫自动鉴定软件系统开发

4.1 鞘翅目害虫自动鉴定软件系统设计

4.2 鞘翅目害虫自动鉴定软件系统的实现

4.2.1 开发工具

4.2.2 系统界面

4.3 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士研究生期间发表的论文