1. 研究目的与意义
农作物病虫害种类多，不仅给农作物的产量和品质带来了很大影响，也对人类的健康造成较大威胁。
传统的分类和识别害虫的方法是肉眼观测法，其主要依靠少数研究人员和植物保护工作人员通过人工检查来完成，传统方法速度慢、主观性强、误判率高，已不能满足农业生产的需要。
分析了国内外农作物病虫害研究现状，讨论了与以往肉眼观测法的不同，采用机器视觉中的数字图像处理以及模式识别等技术具有很高的使用价值，能够精确、实时、快速识别病虫害，从而及时地采取相应的补救措施，提高经济效益。
2. 课题关键问题和重难点
关键问题：此次毕业设计的关键是图像预处理，它主要从摄像头中获取害虫图像然后处理，以便提高定位和识别的准确率。该模块主要包含光线补偿、图像灰度化、高斯平滑、均衡直方图、图像对比度增强，图像预处理模块在整个系统中起着极其关键的作用，图像处理的好坏直接影响着后面的定位和识别工作。
课题难点： 由于拍摄时存在光线的影响，会导致拍摄出的相片色彩不均匀，因此会给光线补偿带来困难。在编程的过程中，算法可以在网上和书上找到，但是具体的实现有困难。如果被检测的物体不是静止的，而是在运动状态，那么一定要考虑运动模糊对图像精度的影响，这也不是软件能够解决的。目前很多的研究方法大多数还仅仅处于纸上谈兵阶段，真正能够将理论付诸于行动并运用到实际系统设计中的还非常少。
3. 国内外研究现状（文献综述）
农作物病虫害是指植物受到其他生物的侵染或由于不适宜的环境条件而引起的正常生理机能的破坏，是制约高产、优质、高效益农业持续发展的主要因素之一。为了提高农作物的产量和品质，病虫的及时发现与消灭是必要的。病虫的调查与检测目的在于能够及时掌握当前病虫发生时间、数量以及分布情况。然而调查和检测方法的选择应根据病虫自身生物学特性及外界环境因素对其的影响而确定。这些方法包括生物学、物理学和化学等诸多方法，其中生物学方法主要根据病虫形态变化及其造成危害症状进行调查与检测。物理学方法包括灯光诱测法、捕虫网和吸虫器捕捉法、空中病原菌孢子捕捉器诱测法、三s技术检测法（集遥感技术、地理信息系统和全球定位系统）、雷达监测法、软x光机透视监测法。化学方法利用很多害虫具有释放信息素的特性，或是对食物的化学成分具有嗜好性，或者对于某些化学物质偏爱的特点。利用害虫的这些特性进行田间的监测，有信息素诱测法和趋化性诱测法。
虽然有以上这些方法，但他们总有许多缺点，现在运用机器视觉检测病虫害。机器视觉，又称计算机视觉，是指由人们利用计算机、图像获取设备模拟人的视觉来采集图像并进行数字信号转换，以通过计算机实现对图像的传输、处理与理解等视觉信息处理的全部过程。原理介绍：机器视觉检测系统采用摄像机将被检测的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如面积、数量、位置、长度，再根据预设的允许度和其他条件输出结果，包括尺寸、角度、个数、合格不合格等，实现自动识别功能。
国内外目前识别农作物病虫害实际采用的方法主要有声测、诱集、近红外等，这些方法由于人工检测效率低下、噪声干扰等原因，很难准确地识别出病虫害的种类、密度等信息，难以满足病虫害识别的要求。1982年北美的daly等用计算机通过对翅特征的识别、判断，成功地鉴定出欧洲蜜蜂和非洲蜜蜂，这是计算机鉴定昆虫的首次报道。vigneault用计算机视觉技术结合对昆虫寄生过程跟踪拍摄进行昆虫行为研究。lucas等开发出一种自动图像追踪观察系统，可对昆虫进行行为识别和活动分析。美国新墨西哥州立大学的habib和nadipuram等利用人工神经网络对棉花生态系统中的昆虫进行分类识别。国内从90年代开始先后有研究者探索应用计算机解决昆虫的鉴定问题。刘景东通过测定卷蛾亚科种昆虫的个翅脉交点坐标，开发出卷蛾亚科昆虫的专家鉴定系统，并且在构建专家系统方面首创了个关键性技术：在翅脉交点坐标系确立时创立了二中心法，在翅脉图像的输入时发明了模型对位法，在输出鉴定结果时提出了类似度排序法。随着科技不断进步，计算机硬件技术、数字图像处理技术的迅速发展，计算机视觉开始用于智能识别，对于农作物病虫害的研究比较多的采用数字图像处理、神经网络、支持向量机等方法，国内外学者和博士生研究课题纷纷采用这些先进的理论方法，部分的已经由实验室应用到实际生产中。
4. 研究方案
选用ov7670摄像头通过sccb接口接至单片机，采集程序通过下载器下载到单片机，利用单片机控制ov7670摄像头采集图像，并通过rs-232串口通信线接至电脑。
方案一：在自然光条件下（或提供独立光源），对植物瓜果蔬菜进行摄像，获得的图像与模板库害虫图像进行灰度值匹配。缺点：计算量大，关照敏感，尺度必须相符，不抗旋转。
方案二：在自然光条件下（或提供独立光源），对植物瓜果蔬菜进行摄像，获得的图像与模板库害虫图像进行直方图匹配，比如图像a图像b，分别计算两幅图像的直方图，之后计算两直方图的归一化相关系数或巴氏距离或卡方系数。优点：准确率比较高，直方图具有旋转不变性，直方图归一化具有光照不变性。缺点：图像形状被忽略。
5. 工作计划
五、工作计划（不少于300字） 第 1 周 接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关文献资料，列出阶段实施计划； 第 2 周 阅读相关资料，理解有关内容； 第 3 周 翻译相关英文资料，提出拟完成本课题方案，写出相关开题报告一份； 第 4 周 确定传感器、信号检测与输出控制、参阅有关资料，分析信号调理电路工作原理； 第 5 周 进一步完成方案论证，熟悉图像处理等软件，设计信号调理等电路参数； 第 6 周 阅读有关单片机设计方面的资料，设计单片机扩展电路，准备期中检查； 第 7 周 在protel中绘制单片机系统电路原理图，分析单片机扩展电路工作原理； 第 8 周 理解指令电路、显示电路及扩展电路关系，设计控制软件流程图； 第 9 周 设计系统软件程序； 第10周 硬件制作及完善软硬件设计，实验数据测试分析； 第11周 软硬件联调及软件调试，整理、撰写毕业论文，提交论文初稿； 第12周 进行毕业设计论文写作，撰写业务总结报告，接收验收成果，接受答辩资格审查； 第13周 规范化检查，评阅教师评阅论文； 第14周 制作完善答辩PPT,准备参加答辩。 |
