بخشی از مقاله

چکیده

در این تحقیق، توسعهی یک سامانه بینایی رایانه ای برای شناسایی تعدادی از گیاهان برگی آپارتمانی بررسی گردید. در تحقیقات گذشته به منظور شناسایی گیاهان آپارتمانی از دوربین و اتاقک تصویر برداری استفاده شده است اما از آنجا که اتاقک تصویر برداری قابل حمل نیست و با توجه به این که دوربین تحت تاثیر عواملی از جمله انعکاس نور، اعوجاج تصویر و اثر نور محیط روی ثبات رنگ تصویر قرار میگیرد، در این تحقیق برای تصویربرداری از اسکنر دستی استفاده شد. تهیه تصاویر با اسکنر نسبت به دوربین این امکان را میدهد که بدون جدا کردن برگ از گیاه با صرف حداقل زمان و همچنین در محل استقرار گیاه بدون تغییر شرایط محیط گیاه، تصاویر تهیه گردد.

برای شناسایی برگها، تعدادی ویژگی شکلی شامل مساحت، محیط، نسبت عرض به طول شکل، نسبت مساحت شکل به مساحت چند ضلعی محاط بر شکل و ضریب فشردگی انتخاب و از روی تصاویر برگ ها استخراج شدند. در این تحقیق 262 تصویر از چهار گیاه مورد استفاده قرار گرفت. 70 درصد دادهها برای ایجاد مدل شناسایی به صورت تصادفی انتخاب شدند. توسط 30 درصد دادههای باقیمانده 78 - برگ - مدل آزمایش شد. درصد خطای شناسایی برای هر یک از ویژگیهای شکلی مورد استفاده، مساحت 6/41 درصد، محیط 3/85 درصد، نسبت عرض به طول شکل 1/28درصد، نسبت مساحت شکل به مساحت چندضلعی محاط بر شکل 5/13 درصد و ضریب فشردگی 2/56 درصد به دست آمد. فاکتور ضریب فشردگی برای شناسایی هر 4 گیاه شفلرا، حسن یوسف، پوتوس و سینگونیوم از یکدیگر تقریبا موفق عمل کرد.

واژههای کلیدی: اسکنر دستی، پردازش تصویر، سامانه بینایی رایانهای، ویژگیهای تصویری.

مقدمه

طی چند دهه گذشته تحقیقات بسیاری در زمینه استفاده از شیوههای پردازش تصویر به منظور تمایز، طبقه بندی و شناسایی گیاهان از روی تصویر انجام شده است که میتوان به کاربرد پردازش تصویر و بینایی ماشین در شناسایی سه گونه گیاهی ذرت، سویا، گوجه فرنگی از پنج گونه علف هرز گل گاو پنبه1، چمن جانسون2 - سورگوم - ، تاتوره استرامونیه3، دم روباهی4 وعلف هرز سلمه تره5 اشاره نمود. نتایج نشان داد که ترکیب تفاوت در منحنی انعکاس پوشش گیاهی و خاک و استفاده از دوربین حساس به مادون قرمز در قطعه بندی گیاهان از پس زمینه خاک موفق بود ولی سیستم پیشنهادی فقط قادر به استفاده در طبقه‎بندی گیاهان به دو گروه غله و علف هرز بود . - Guyer et al ., 1986 -

همچنین شاخصهای رنگی برای شناسایی علفهای هرز تحت شرایط مختلف خاک مزرعه، پوشیده از باقیمانده گیاهی و شرایط مختلف نوری مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج تحقیق نشان داد که فاکتور رنگمایه موثرترین شاخص رنگی برای جداسازی گیاه از تصویر در یک گسترهی نور پردازی طبیعی و پس زمینههای مختلف از خاک تا سطوح پوشیده با پوشالهای بهجا مانده بعد از عملیاتهای کشت بدون شخم بود. - al., 2012 علاوه بر اهمیت شناسایی علفهای هرز از گیاهان اصلی، توانایی شناسایی گیاهان مهارت خاصی برای افرادی که علاقهمند به باغداری، جنگلداری، زراعت، گیاهان دارویی و دیگر زمینههای حرفهای گیاهشناسی هستند، میباشد.

تعداد زیادی سیستم های بینایی موبایلی و کامپیوتری برای شناسایی خودکار گونههای گیاهی ایجاد شدهاند. البته باید در نظر داشت که این سیستم ها قابلیت شناسایی گیاهان مشخصی را دارند که بومی یک کشور هستند. بنابراین با تمام کارآمدی نمی‎توانند برای شناسایی گونههای گیاهی در کشورهای دیگر به طور دقیق مورد استفاده قرار گیرند. محققینی سیستم شناسایی تصویری گیاهان را ایجاد کردند، که دادهها توسط اعضای یک شبکهی متخصص گیاهشناسی به صورت تعاملی از سال 2010 به پایگاه آنها افزوده میگردد. نرم افزار توسعه یافته با استفاده از ابزارهای نیمه خودکار در حال حاضر 2200 گونهی گیاهی زندهی فرانسه را شناسایی می نماید که آن را به گسترده ترین ابزار شناسایی خودکار گیاهان ساخته شده بدل کرده است.

در این نرم افزار علاوه بر برگ گیاه از ویژگی های دیگری مثل تنه، میوه و گل گیاه برای شناسایی استفاده شده است. اگر به این نرم افزار تعداد محدودی تصویر از گیاه داده شود، پنج نمونه ای که بیشترین احتمال را دارد، ارائه می دهد و اگر به نرم افزار تصویر برگ گیاه با پس زمینهی یکنواخت داده شود دو نمونهای که بیشترین احتمال را دارد، ارائه میدهد . - Joly et al ., 2014 - استفاده از شبکه عصبی مصنوعی برای شناسایی گیاهان دارویی گرمسیری کشور اندونزی - Herdiyeni et al.,2013 - ، برنامه کاربردی Folia برای شناسایی 50 گونهی درختی برگ پهن اروپایی - - Cerutti et al., 2013، برنامهی ApLeafis برای شناسایی 126 گونهی درختی منطقه مدیترانهی فرانسه - - Ma et al.,2013، نمونههایی از نرم افزارهای کاربردی برای شناسایی گیاهان یک ناحیه خاص میباشند.

معمولا محققان و دانشمندان گیاه شناسی تمایل دارند که اطلاعات گیاهان را در همان لحظهی شناسایی گیاه به دست آورند تا از صرف وقت در منابع اطلاعاتی - کتابخانهای ، اینترنتی و غیره - جلوگیری شود به همین علت دستگاه قابل حملی برای شناسایی گیاهان از روی برگ با استفاده از تکنیکهای پردازش تصویر و شبکهی عصبی ساخته شده که دقت شناسایی این دستگاه 98/9 درصد گزارش شده است. آنها از ویژگیهای شکلی و بافتی برگ گیاه مثل شکل رگبرگهای برگ، برای شناسایی استفاده کردند . - Husin et al ., 2012 - ساختار کلی گیاه فاکتوری موثر در شناسایی گیاه است و از مهمترین قسمتهای ساختار یک گیاه که اطلاعات زیادی برای شناسایی در خود دارد، برگ گیاه است - گلزاریان و همکاران، . - 1392

در روشی که برای استخراج شکل رگبرگهای برگ پیشنهاد شده است، از الگوریتم آنالیز اجزای مستقل1 برای ایجاد نقشهی رگبرگهای برگ استفاده گردید . - Li et al., 2006 - برای شناسایی 126 گونهی درخت منطقهی مدیترانهای فرانسه الگوریتم نمودارهای شیب گرا2، ویژگیهای HSV و ویژگیهای تبدیل موجک مورد استفاده قرار گرفتند . - Ma et al ., 2013 - به منظور تشخیص برگ برای طبقه بندی گیاهان با استفاده از شبکه عصبی الگوریتمی ارائه شد که 12 ویژگی استخراج شده از هر برگ به پنج متغیر اصلی تبدیل شدند که ورودی شبکه عصبی هستند و با استفاده از روش آنالیز اجزای اصلی3 بررسی شدند . - Wu et al.,2007 - تمایز نرم افزار ارائه شده در این تحقیق با نرم‎افزارهای عنوان شده در تحقیقات ذکر شده، در سرعت آن است که نیاز به سرور مشخصی به عنوان پایگاه دادهای و در نتیجه نیاز به اینترنت با سرعت بالا برای اتصال به سرور ندارد.

همچنین استفاده از الگوریتم مبتنی بر شکل و عدم نیاز به مطابقت تصاویر گرفته شده با نمونه های موجود در بانک اطلاعاتی، سرعت عمل بالای نرم افزار را نسبت به سایرین در پی خواهد داشت.گونههای فراوانی از گیاهان آپارتمانی وجود دارند که از نظر شرایط نور، دما، رطوبت، آبیاری و خاک با یکدیگر تمایز دارند و علاقهمندان به گیاهان آپارتمانی که تخصص کافی در زمینه گیاه شناسی ندارند در تامین نیازهای حرارتی و نوری و آبی گیاه دچار مشکل خواهند شد، علاوه بر این شناسایی این گونه گیاهان به دلیل تنوعی که دارند زمان بر است به خصوص برای افرادی که تخصص کافی ندارند تنها راه شناسایی، صرف زمان و مراجعه به منابع اینترنتی و کتابهای مختلف و بررسی تصاویر متنوع گیاهان است که در بسیاری موارد شخص از خواسته خود صرف نظر خواهد کرد. ایجاد یک نرم افزار قابل حمل و قابل دسترسی به منظور شناسایی گیاهان آپارتمانی کمک شایانی به محققین و افراد علاقهمند به این خانواده از گیاهان خواهد کرد تا علاوه بر صرف وقت کم، فرایند شناسایی و تحقیقات تسریع گردد. هدف نهایی این تحقیق ساخت و ارزیابی نرم افزار شناسایی برای

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید