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《西北大学》 2008年
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基于图像的昆虫识别关键技术研究

黄世国  
【摘要】: 昆虫识别是农林作物病虫害防治的基础。传统的昆虫识别方法是专家观察昆虫的外部特征并与模式标本对照鉴定识别,费时费力。现有的昆虫自动识别方法功能单一,性能有待提高。本文以国家自然科学基金“基于医学图像数据挖掘技术的研究”和陕西省自然科学基金项目“文物的语义标注和本体检索技术研究”为背景,针对图像的昆虫识别过程中预处理、特征提取、识别分类的不同阶段,研究几何模型的图像分割、基于内容图像检索、基于降维的识别、本体建立、基于本体的识别等关键技术,具有理论意义和应用价值。论文主要研究成果如下: (1)构建了昆虫识别两层次的新体系。将昆虫识别分为基于低层视觉特征的昆虫识别、基于高层语义的昆虫识别两个层次,通过建立低层视觉特征和昆虫高层语义的映射,缩小两个层次的“语义鸿沟”,实现了基于本体的昆虫识别。 (2)基于视觉特征的昆虫识别方法。从图像的纹理特征、局部特征、降维3种技术角度提取昆虫视觉特征,结合相应的分类算法,昆虫识别性能较好。 a)给出了昆虫彩色图像的分割预处理方法。鉴于现有几何可变形模型主要用于灰度图像分割,提出并实现了对彩色图像快速几何可变形模型的分割算法。 b)基于角度无关Gabor的SVM昆虫识别方法。应用角度无关的AIGabor提取昆虫纹理特征,形成纹理特征表示矩阵,利用SVM算法实现了昆虫识别。 c)基于SURF多分辨率直方图的昆虫识别方法。针对同种昆虫图像拍摄时其光照、尺度往往不同,利用局部特征具有光照、尺度等不变性,应用SURF描述子提取昆虫图像局部特征,由于其局部特征点数不确定,应用多分辨率直方图算法实现特征点匹配。 d)基于谱图回归LDA的KNN昆虫识别方法。针对昆虫高维数据空间 识别容易导致“维数灾难”问题,应用谱图回归LDA降维,将昆虫投影到特征子空间。利用KNN分类实现昆虫识别。 (3)基于本体的昆虫识别技术。利用基于视觉特征昆虫识别方法建立的视觉特征和昆虫种类之间的映射关系,引入本体技术途径实现昆虫识别。 a)建立昆虫形态学分类知识本体。针对昆虫分类知识体系复杂的问题,抽取昆虫分类知识元数据,采用本体建立方法,实现昆虫知识形式化和共享。 b)给出基于本体的昆虫识别新机制。分别建立昆虫图像视觉特征本体、介质特征本体、昆虫形态学分类知识本体,应用昆虫图像视觉特征和高层语义的映射关系,实现了基于本体指导下的昆虫识别。 (4)昆虫识别系统原型设计。应用Protégé建立本体,以Visual C++6.0和Matlab相结合,实现了本文相关算法,完成了原型系统的集成,验证了算法的正确性和准确性,效果良好。
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 熊俊涛;孙宝霞;俞守华;;基于图像处理的蜻蜓自动识别系统研究[J];广东农业科学;2011年18期
2 竺乐庆;张真;张培毅;;基于颜色直方图及双树复小波变换(DTCWT)的昆虫图像识别[J];昆虫学报;2010年01期
3 王江宁;纪力强;;昆虫图像特征研究[J];山东大学学报(工学版);2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王江宁;纪力强;;昆虫图像特征研究[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 华喜彬;动物习性研究中数字标识符识别的研究[D];西北大学;2011年
2 谢明;昆虫图像语义标注技术的研究[D];内蒙古师范大学;2011年
3 郝欢;基于内容的蝴蝶图像检索的研究与实现[D];西北农林科技大学;2011年
4 林大辉;基于图像的栗属树种分类技术研究[D];福建农林大学;2009年
5 高锦;基于SVM的图像分类[D];西北大学;2010年
6 吴麦芳;基于领域本体的蚜虫天敌知识体系构建研究[D];西北农林科技大学;2010年
7 刘婷;棉蚜天敌图像的分类识别研究[D];西北农林科技大学;2010年
8 张滨;昆虫翅膀图像分类算法的设计与实现[D];北京邮电大学;2010年
9 桑茹;面向幼虫检测的图像处理技术研究[D];中国计量学院;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 徐骏,刘志洪,顾宁;基于本体的论文管理系统[J];计算机工程;2004年06期
7 祝建飞,李明禄;一种基于本体论的照片注释技术[J];计算机工程;2004年13期
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9 范艳峰,甄彤;谷物害虫检测与分类识别技术的研究及应用[J];计算机工程;2005年12期
10 胡杨;周焰;;基于Gabor滤波器的遥感图像纹理查询方法[J];计算机工程;2007年07期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩强;;基于广义Hough变换的手写文档整词定位[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2011年05期
2 程一斌,汪松,任彬;利用弹簧模型提取物体轮廓[J];安徽大学学报(自然科学版);2001年02期
3 张坤,罗立民,舒华忠,杨芳;基于Level Set方法的Visible Human Being虚拟人图像处理[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年04期
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5 樊金献;;主成分分析法在昆虫目级阶元分类上的应用[J];安徽农业科学;2007年34期
6 张红涛;胡玉霞;张恒源;顾波;;储粮害虫图像识别中的特征压缩研究[J];安徽农业科学;2008年27期
7 梁斌梅;;基于自组织特征映射神经网络的储粮害虫分类方法研究[J];安徽农业科学;2009年32期
8 张雪飞;;基于GVF模型的蔬果图像快速分割方法[J];安徽农业科学;2010年05期
9 程刚;郑小华;阳锋;徐祖舰;;三维全景视觉技术在农业机器人中的应用[J];安徽农业科学;2010年34期
10 任晓东;刘美琴;白慧慧;;基于GMM的黄瓜病害图像建模[J];安徽农业科学;2011年34期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谭守标;霍剑青;郝建;王晓蒲;赵永飞;谢行恕;;高分辨率软X射线显微成像下细胞的自动提取?[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
2 刘善磊;张亮;;基于相位相关和SURF算法的关键帧实时匹配研究[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 隋树林;孙立宏;姚文龙;袁健;;融合改进UKF/SIFT信息的自主光学导航方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 汪力;叶桦;夏良正;;利用特征点定位嘴巴[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 ;Loop-closing By Using SIFT Features for Mobile Robots[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 ;A Hardware-Accelerated Segmentation Algorithm for Moving Object Generation[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 周佳男;;一种拓扑纹理图像的相位场模型分割算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 ;Edge Detection of Wood Defects in X-ray Wood Image Using Neural Network and Mathematical Morphology[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 周凯;范瑞霞;李位星;;一种基于SIFT的MeanShift-粒子滤波融合跟踪算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 ;Rapid Target Recognition and Tracking under Large Scale Variation Using Semi-Naive Bayesian[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王玉全;基于全景视觉的移动机器人同时定位与地图创建方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 王兴梅;水下声纳图像的MRF目标检测与水平集的轮廓提取方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 林颖;基于水平集方法的图像分割关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 王作为;具有认知能力的智能机器人行为学习方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 肖洁;视觉注意模型及其在目标感知中的应用研究[D];华中科技大学;2010年
9 韩守东;纹理建模与图切分优化方法研究[D];华中科技大学;2010年
10 朱清波;序列图像三维重建方法研究[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙涛;基于DR骨密度分析系统的研究[D];南京医科大学;2010年
2 宋抗;压缩机活塞圆度误差数字检测系统研究[D];河南理工大学;2010年
3 周雪梅;基于颜色和形状特征的图像检索技术研究[D];河南理工大学;2010年
4 廖甜甜;白细胞图像语义识别分类的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 田冰;基于SOM网的多目标图像轮廓提取技术的研究[D];南昌航空大学;2010年
6 赵永刚;图像检索中形状描述和匹配算法研究[D];南昌航空大学;2010年
7 陈忠翔;基于立体视觉的三维重建方法研究[D];南昌航空大学;2010年
8 刘涛;遥感图像分块分类技术的研究与应用[D];山东科技大学;2010年
9 雒燕飞;地质灾害应急地理信息数据库设计及其应用[D];山东科技大学;2010年
10 唐红梅;基于辐射与空间信息的遥感图像检索[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王芙蓉;吴薇;荣德福;;分子生物学技术在检疫性昆虫鉴定中的应用前景[J];安徽农业科学;2008年08期
2 张红涛;胡玉霞;张恒源;顾波;;储粮害虫图像识别中的特征压缩研究[J];安徽农业科学;2008年27期
3 齐丽英;;基于多特征综合的昆虫识别研究[J];安徽农业科学;2009年03期
4 赵晶莹;郭海;孙兴滨;;基于小波分析及改进KNN的红虫识别研究[J];安徽农业科学;2009年29期
5 邓志鸿,唐世渭,张铭,杨冬青,陈捷;Ontology研究综述[J];北京大学学报(自然科学版);2002年05期
6 王惠明;史萍;;图像纹理特征的提取方法[J];中国传媒大学学报(自然科学版);2006年01期
7 王颖,张广军,陈大志;昆虫翅膀图像特征的亚像素级提取方法[J];北京航空航天大学学报;2005年08期
8 周震;马斌荣;;结合水平集和区域生长的脑MR图像分割[J];北京生物医学工程;2007年01期
9 周曼;周明全;;基于BP神经网络的水稻害虫自动识别[J];北京师范大学学报(自然科学版);2008年02期
10 杜培军;林卉;孙敦新;;基于支持向量机的高光谱遥感分类进展[J];测绘通报;2006年12期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李景;本体理论及在农业文献检索系统中的应用研究——以花卉学本体建模为例[D];中国科学院研究生院(文献情报中心);2004年
2 常春;Ontology在农业信息管理中的构建和转化[D];中国农业科学院;2004年
3 张丽平;粒子群优化算法的理论及实践[D];浙江大学;2005年
4 谷建军;基于叙词表的中医古籍文献领域本体建模方法研究[D];中国中医科学院;2006年
5 黄志开;彩色图像特征提取与植物分类研究[D];中国科学技术大学;2006年
6 李伯宇;图像纹理分析及分类方法研究[D];复旦大学;2007年
7 赵珊;基于内容的图像检索关键技术研究[D];西安电子科技大学;2007年
8 牟少敏;核方法的研究及其应用[D];北京交通大学;2008年
9 张恒博;基于内容的图像数据库检索的技术研究[D];大连理工大学;2008年
10 秦玉平;基于支持向量机的文本分类算法研究[D];大连理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘燕;储粮昆虫图像模式识别研究[D];成都理工大学;2002年
2 张法全;基于机器视觉和小波分析的农田害虫识别系统[D];郑州大学;2003年
3 汪勇旭;图像目标识别方法研究[D];西北工业大学;2003年
4 王海霞;基于不变矩的目标识别算法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2004年
5 刘素姣;一阶谓词逻辑在人工智能中的应用[D];河南大学;2004年
6 梁义涛;大田害虫实时检测装置及其图像预处理技术的研究[D];郑州大学;2004年
7 陈林;基于C/S/S三层结构的农业昆虫综合决策支持系统的研究与开发[D];西北农林科技大学;2004年
8 陈钢;基于本体的特征知识库[D];天津大学;2004年
9 沈世旻;计算机视觉和模式识别在车牌识别中的应用[D];华中科技大学;2004年
10 袁占花;基于本体论的应急系统知识库建模的研究[D];太原理工大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 屈赟;吴玉洁;刘盼;;计算机视觉技术在农作物病虫草害防治中的研究进展[J];安徽农业科学;2011年09期
2 张坤朋;孙瑞;刘震;郑思明;;河南园林植物昆虫信息查询系统的研建与开发[J];湖北农业科学;2012年15期
3 付燕;聂亚娜;靳玉萍;;PSO-SVM算法在肝脏B超图像识别中的应用[J];计算机测量与控制;2012年09期
4 范一峰;王义平;;基于Gabor滤波和类内PCA的昆虫识别[J];计算机应用与软件;2013年04期
5 梁进;刘泉;艾青松;;基于SURF和全局特征融合的图像分类研究[J];计算机工程与应用;2013年17期
6 王江宁;纪力强;;昆虫图像特征研究[J];山东大学学报(工学版);2011年02期
7 娄定风;章桂明;焦懿;刘新娇;陈志粦;李秋枫;邓雷;周磊;陈彦伦;;基于形状与纹理算法的通用昆虫图像模式识别研究[J];植物检疫;2012年04期
8 吴阿林;周孝贵;肖强;;茶树尺蛾科典型害虫成虫智能识别技术研究[J];浙江科技学院学报;2014年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王江宁;纪力强;;昆虫图像特征研究[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 黄儒乐;基于视频图像的林火烟雾识别方法的研究[D];北京林业大学;2012年
2 隋媛媛;基于叶绿素荧光光谱分析的温室黄瓜病虫害预警方法[D];吉林大学;2012年
3 戴金波;基于视觉信息的图像特征提取算法研究[D];吉林大学;2013年
4 蔡小娜;基于数字图像的主要蛾类害虫分类识别研究[D];河北农业大学;2013年
5 张洁;基于图像识别的农作物害虫诊断技术研究与应用[D];中国科学技术大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周达和;独立成分分析算法与支持向量机在不良图片识别中的应用[D];华南理工大学;2010年
2 李萌;基于支持向量机的汽车ESP系统故障诊断[D];吉林大学;2011年
3 郝欢;基于内容的蝴蝶图像检索的研究与实现[D];西北农林科技大学;2011年
4 刘琦烽;基于支持向量机的汽车ABS系统故障诊断[D];吉林大学;2011年
5 杨楠;基于内容的商品图像分类技术研究[D];大连理工大学;2011年
6 吴军;基于正负模糊系统的图像分类的研究及其应用[D];江南大学;2012年
7 胡芬;CAM血管新生量化的自动分析[D];长春工业大学;2011年
8 刘成;基于多任务学习的自然图像分类方法研究[D];西北大学;2012年
9 桑茹;面向幼虫检测的图像处理技术研究[D];中国计量学院;2012年
10 聂亚娜;支持向量机在肝脏B超图像分类中的应用研究[D];西安科技大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓志鸿,唐世渭,张铭,杨冬青,陈捷;Ontology研究综述[J];北京大学学报(自然科学版);2002年05期
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3 高学,金连文,尹俊勋,黄建成;一种基于支持向量机的手写汉字识别方法[J];电子学报;2002年05期
4 张红涛,胡玉霞,邱道尹;基于相对熵阈值法的储粮害虫图像分割[J];华北水利水电学院学报;2003年03期
5 孙兴华,郭丽,郭跃飞,杨静宇;基于目标区域的彩色图像检索研究[J];计算机研究与发展;2001年09期
6 曹奎,冯玉才,王元珍;一种基于颜色的图像表示及全局相似检索技术[J];计算机研究与发展;2001年09期
7 黄雅平,罗四维,陈恩义;基于独立分量分析的虹膜识别方法[J];计算机研究与发展;2003年10期
8 张红梅,韩萍;仓储物害虫分类识别中纹理特征的提取[J];计算机工程与应用;2003年01期
9 周志明,王以治,黄文芝,王宁宁;基于小波和支持向量机的人脸识别技术[J];计算机工程与应用;2004年12期
10 苟凌怡,熊光楞,谢金崇,柴旭东;基于XML的产品信息集成关键技术研究[J];计算机辅助设计与图形学学报;2002年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 于新文;沈佐锐;;棉铃虫数字图像增强技术的研究[A];走向21世纪的中国昆虫学——中国昆虫学会2000年学术年会论文集[C];2000年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汪滨,王有德;扩散泵振动对SEM的影响与消除振动[J];真空科学与技术;1990年01期
2 王俊一,王乘,孙涛;小波变换阈值选取的博弈与图像边缘点检测[J];微机发展;2005年04期
3 李东旭;;Delphi实现图像边缘检测[J];电脑编程技巧与维护;2009年S1期
4 周颢,戚飞虎;一种新的图像边缘检测算法[J];计算机工程;2003年18期
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6 曾友州;胡莹;曾伟一;郑晓霞;;提取数字图像边缘的算法比较[J];成都航空职业技术学院学报;2009年04期
7 黄炯;图像边缘处理[J];电视字幕.特技与动画;2000年09期
8 张玉明,许曼;B超图像边缘增强技术的实现方法[J];电子技术;1997年09期
9 刘刚;韩建栋;;一种新的基于梯度的2*图像插值算法[J];红外技术;2006年06期
10 胡德明;;一种基于模糊梯度算法的图像边缘检测方法[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);2006年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄晓山;;数字图像处理及其在医学上的应用[A];2009年浙江省医学工程学术年会论文汇编[C];2009年
2 薛玉涵;钱亮;鞠浩;;基于模糊噪声配套图像的去运动模糊方法[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年
3 陈春宁;田睿;王毅楠;;基于色差插值的BAYER格式图像色彩复原实现[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
4 罗强;任庆利;;基于局部IFS理论提取图像边缘[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年
5 徐庆伟;刘洲峰;李春雷;;一种基于小波变换的图像边缘检测算法[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年
6 蒋奇;高瑞;王雷;;管道漏磁场影响因素的研究[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(下)[C];2005年
7 陆成刚;陈刚;张但;闵春燕;;图像边缘的优化模型[A];'2002系统仿真技术及其应用学术论文集(第四卷)[C];2002年
8 卢汉明;高德俊;;基于多尺度变换相结合的图像增强算法[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
9 项昱晖;江开勇;夏涛;;基于动态域值的鞋帮图像边缘提取方法[A];2005年中国机械工程学会年会第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
10 项昱晖;江开勇;夏涛;;基于动态域值的鞋帮图像边缘提取方法[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;B超术语解释[N];农村医药报(汉);2008年
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3 陕西 瞿贵荣;彩电特殊故障检修五例[N];电子报;2007年
4 于亮、阿鲲;技术“扫”天下[N];中国计算机报;2002年
5 晶 莹;三星新推精细大屏等离子显示器[N];中国质量报;2005年
6 马骏睿 皓月;制作版画效果图片[N];中国摄影报;2007年
7 ;天敏随心录电视盒[N];中国电脑教育报;2004年
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9 秦风;S9500——务实者的选择[N];中国摄影报;2006年
10 张文;爱国者“双拳”出击PC市场[N];通信产业报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 韩永华;农田图像的统计迭代分割方法研究[D];浙江大学;2011年
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5 康文炜;冠状动脉造影图像的分割方法研究[D];吉林大学;2010年
6 邢坤;基于可见光遥感图像的典型目标识别关键技术研究及其系统实现[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 邢坤;基于可见光遥感图像的典型目标识别关键技术研究及其系统实现[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 李小兵;MRI图像脑肿瘤分割与EEG脑癫痫检测的研究[D];大连理工大学;2010年
9 王继阳;基于高分辨率航空遥感立体图像的建筑物三维重建技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
10 闫子飞;面向中医舌诊的舌下静脉特征获取与分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈建;基于脑出血CT图像的分割与提取算法研究[D];安徽大学;2012年
2 王珊;X射线冠脉造影图像的血管分割方法研究[D];兰州大学;2012年
3 高星星;基于稀疏分解的SAR图像抑制斑点噪声算法的研究[D];天津理工大学;2011年
4 陈益新;基于DM6467的工件表面质量图像高速采集与处理技术研究[D];杭州电子科技大学;2012年
5 李富城;多极化SAR图像地物分类技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
6 关辉;基于Directionlet变换的SAR图像噪声抑制及边缘检测[D];西安电子科技大学;2010年
7 陈国强;准双曲面齿轮接触图像齿形轮廓和接触斑点的二维重构[D];河南理工大学;2010年
8 滕扬;基于改进的BP神经网络肺部CT图像的结节识别[D];吉林大学;2011年
9 李动节;嵌入式图像压缩编解码研究[D];郑州大学;2011年
10 王百超;图像PDE滤波和盲恢复技术的理论研究及其在IVUS图像处理中的应用[D];山东大学;2011年
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