基于隨機(jī)森林大豆籽粒外觀品質(zhì)識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、我國(guó)幅員遼闊，地大物博，大豆的種植在我國(guó)已有長(zhǎng)久歷史。大豆具有很高的營(yíng)養(yǎng)與應(yīng)用價(jià)值，與我們的生活有著密切的關(guān)系，被稱(chēng)為“豆中之王”、“田中之肉”;品質(zhì)缺陷是大豆生產(chǎn)量的重要限制因素，造成的產(chǎn)量損失估達(dá)8.6％-12.3％。只有正確快速的判別品質(zhì)種類(lèi)，才能制定有效的防治方法，達(dá)到事半功倍的效果。目前大豆外觀品質(zhì)檢測(cè)品質(zhì)識(shí)別方法還停留在半人工階段，具有主觀性，速度慢，精度低等缺點(diǎn)。因此利用機(jī)器視覺(jué)與模式識(shí)別技術(shù)通過(guò)大豆外觀特征進(jìn)行品質(zhì)種類(lèi)識(shí)

2、別尤為重要。本文對(duì)大豆（標(biāo)準(zhǔn)、灰斑病、蟲(chóng)蝕、霉變和破碎）品質(zhì)識(shí)別進(jìn)行研究建立隨機(jī)森林分類(lèi)器并且基于Visual C++環(huán)境設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了大豆外觀品質(zhì)檢測(cè)識(shí)別系統(tǒng)的軟件部分。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)研究大豆外觀品質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)的整體工作流程包括圖像采集、圖像預(yù)處理以及特征提取和品質(zhì)識(shí)別模塊設(shè)計(jì)，基于此完成整體設(shè)計(jì)方案，并且根據(jù)功能需要完成軟件系統(tǒng)的整體規(guī)劃和功能模塊化分解過(guò)程。
　　(2)模式識(shí)別技術(shù)作為一種現(xiàn)代手段，有效地提高

3、了農(nóng)作物的品質(zhì)識(shí)別水平。隨著技術(shù)的發(fā)展，如何快速精確地檢測(cè)農(nóng)作物品質(zhì)缺陷種類(lèi)成為了各國(guó)研究的主要方向。隨機(jī)森林作為模式識(shí)別中一個(gè)重要方法，在回歸和分類(lèi)問(wèn)題上表現(xiàn)優(yōu)秀;不需要對(duì)特征參數(shù)進(jìn)行選擇并且能夠處理維度較高的數(shù)據(jù);對(duì)數(shù)據(jù)含噪和異常情況的處理能力較強(qiáng)，準(zhǔn)確率很高;過(guò)擬合現(xiàn)象出現(xiàn)幾率較低，所以本文基于建立多棵樹(shù)分類(lèi)器的思想構(gòu)建一個(gè)隨機(jī)森林分類(lèi)器對(duì)大豆品質(zhì)識(shí)別分類(lèi)。隨機(jī)森林中采用點(diǎn)對(duì)比較方法作為分裂準(zhǔn)則，該方法就是比較像素點(diǎn)的差值，每棵樹(shù)

4、各自分裂，互不影響。此方法運(yùn)行時(shí)所消耗的時(shí)間短，精度高。
　　(3)軟件系統(tǒng)是運(yùn)行于檢測(cè)識(shí)別系統(tǒng)主處理機(jī)上的重要部分，完成目標(biāo)的識(shí)別與實(shí)時(shí)顯示工作，為同類(lèi)軟件的開(kāi)發(fā)積累技術(shù)。軟件系統(tǒng)的創(chuàng)建應(yīng)以界面友好性強(qiáng)、維護(hù)成本低、易于操作、復(fù)雜度低、功耗小和用戶(hù)方便日常使用為原則，Visual C++開(kāi)發(fā)環(huán)境具有以上特點(diǎn)，故本文選用此開(kāi)發(fā)環(huán)境。分析完檢測(cè)識(shí)別系統(tǒng)的主要工作后將軟件系統(tǒng)分為用戶(hù)登錄模塊、圖像特征提取模塊、圖像預(yù)處理模塊、圖像文件

5、操作模塊、大豆分類(lèi)模塊、歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等模塊，并介紹主要運(yùn)用的軟件技術(shù)，基于此軟件系統(tǒng)顯示效果良好。
　　在識(shí)別系統(tǒng)中選取東北農(nóng)業(yè)大學(xué)大豆研究所提供的10種大豆樣本，其中包括標(biāo)準(zhǔn)、灰斑病、霉變、蟲(chóng)蝕、破碎五種籽粒。隨機(jī)森林分類(lèi)器對(duì)以上四種缺陷大豆的識(shí)別率分別達(dá)到94％，96％，92％和91％，對(duì)混合大豆樣本識(shí)別率也達(dá)到了81％，達(dá)到預(yù)期效果。對(duì)于軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，經(jīng)室內(nèi)測(cè)試檢驗(yàn)，系統(tǒng)各項(xiàng)功能運(yùn)行正常。結(jié)果證明:系統(tǒng)通訊