基于特征参数的树木细胞形状计算机仿真研究

论文摘要

细胞数字化理论给基于细胞形状变化速率的树木品质预测提供了理论基础。以往使用的传统树木品质评价方法所需的时间长、工作效率低,无法满足对树木进行快捷、准确的预测要求。因此,对某一年龄段的树木细胞进行细胞形状的计算机仿真建模,获取该年龄段代表该树种的基准细胞参数,近而研究不同年龄段之间基准细胞形状变化速率与树木品质之间的关系,提高树木品质预测的效率,对整个树木的生长进行仿真建模,已成为我国林业研究领域急需解决的关键问题。本文以树木细胞为研究对象,利用计算机数字图像处理技术,并应用相关算法对树木细胞轮廓形态、细胞面积、细胞周长、细胞圆形度以及细胞重心等特征参数进行提取与分析,并进行数字量化,回归该树种本年龄段的基准细胞参数,实现该树木基准细胞形状的计算机仿真,本文在树木基准细胞形状计算机仿真的基础上,提出了针对不同年龄段同一树种的基准细胞形状变化的动态仿真以及基于Matlab最小二乘法对细胞形状变化速率进行曲线拟合、回归数学方程的设想。本文是针对林业科研项目成果验证的长期性和我国人工林弥补工业用材林的迫切性提出的研究方向,是我国林业研究领域急需完成的基础理论研究。它的经济性体现在可以在种苗阶段科学预测未来的研究成果,减少林业科研在实践环节的盲目性,减少假冒伪劣科技成果对生产造成的长期无法弥补的损失。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及意义
• 1.2 国内研究概况
• 1.3 国外研究概况
• 1.4 课题研究内容
• 2 树木细胞图像的预处理
• 2.1 彩色图像的灰度化处理
• 2.2 腐蚀与膨胀原理
• 2.2.1 灰度形态学中的腐蚀与膨胀
• 2.2.2 二值形态学中的腐蚀与膨胀
• 2.3 去噪处理
• 2.4 图像锐化
• 2.5 本章小结
• 3 树木细胞形状特征参数的提取
• 3.1 细胞形状特征参数的提取方法
• 3.1.1 模板法
• 3.1.2 链码法
• 3.2 细胞形状特征参数设置
• 3.2.1 细胞周长计算
• 3.2.2 细胞面积计算
• 3.2.3 细胞圆形度计算
• 3.2.4 细胞重心计算
• 3.2.5 细胞边长排序算法
• 3.2.6 细胞顺逆时针邻边的判断方法
• 3.3 本章小结
• 4 树木细胞形状计算机仿真研究
• 4.1 细胞形状的确定
• 4.1.1 细胞轮廓内接多边形计算
• 4.1.2 边长顺序的确定
• 4.1.3 细胞内角大小确定方法
• 4.2 细胞形状参数统计
• 4.3 细胞形状仿真
• 4.4 本章小结
• 5 树木细胞形状计算机仿真的应用探讨
• 5.1 细胞形状变化速率的数学回归理论基础
• 5.1.1 基于特征参数对树木细胞生长分析的基本假设
• 5.1.2 细胞形状变化速率的定义及数学描述
• 5.1.3 细胞形状变化速率的计算方法
• 5.1.4 基于MATLAB最小二乘曲线拟合的基本原理
• 5.2 树木生长细胞形状的动态仿真
• 5.2.1 细胞模型的建立
• 5.2.2 细胞形状的动态仿真
• 5.3 基于细胞形状变化的树木品质预测机理
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢