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护坡植物根系识别方法及固坡机理分析
| 论文题名： | 护坡植物根系识别方法及固坡机理分析 |
| 关键词： | 护坡植物;根系识别;边缘检测;遗传BP神经网络;固坡机理 |
| 摘要： | 近年来，由于植被护坡具有边坡绿化和边坡加固的双重优点，故其被广泛应用在边坡治理中。植物体最重要的组成部分是根系，根系是植物生长发育、新陈代谢最重要的器官。且植物的根系具有涵养水源、治理沙化耕地，控制水土流失，防风固沙等诸多优点。因此根系形态研究对于观测植物生长情况以及固坡理论的研究具有非常重要的意义。 准确测定根系形态基本参数是进行根系形态分析的前提和关键，本论文以此为出发点，通过内窥式技术获取乔木落叶松生长过程中根系形态图像，并对所获取的根系图像信息进行相关处理，该处理包括图像预处理、边缘检测，根据处理后的图像计算根长度、根直径等根系形态参数值。 首先本文运用数字图像处理技术对采集的根系图像进行处理，包括灰度变换，增强对比度，直方图均衡化以及滤波去噪。 然后本文重点研究了根系边缘检测方法，提出了将遗传BP人工神经网络的理论应用于根系图像边缘检测的方法。本文将描述根系边缘的三个特征向量，作为神经网络的输入信号，构造出三层前馈神经网络。该方法相较于传统边缘检测算法具有抗噪性能强、边缘信息定位精度高的特点，边缘提取后的图像更接近根系真实轮廓图像，更适用于根系形态的监测。高精度的定位信息也可为后续根系固坡研究提供良好的基础。 其次本文对边缘检测后的根系图像进行了形态学预处理，使根系边缘平滑并连续。之后进行图像细化以提取骨架并对骨架图像进行填充，应用Matlab图像处理工具，计算出所处理根系图像中主根长度、主根表面积、总根系表面积以及主根的平均直径。 最后本文对植物根系固坡机理进行了分析，分析表明在不同的土层环境条件下，根系固坡具有不同的效果。文中给出了植物根土之间相互作用的力学模型，并分析探讨说明了植物根系对提高边坡稳定性所起到的作用。 |
| 作者： | 郭婧 |
| 专业： | 林业工程自动化 |
| 导师： | 宋文龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北林业大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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