视频图像识别计数的畜牧储备统计应用

密级 桂林电子科技大学 硕士学位论文 题目 视频图像识别计数的畜牧储备统计应用 （英文）Recognizing and Counting by Video Imaging Applied to the Livestock Statistic 研究生学号: — 研究生姓名： — 指导教师姓名、职务： — 申请学位门类： 工学硕士 学科、专业名称： 信息与通信工程 提交论文日期： 2015年4月 论文答辩日期： 2015年6月 独创性（或创新性）声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得桂林电子科技大学或其它教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 日期： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解桂林电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在 校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属桂林电子科技大学。本人保证毕业离校 后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为桂林电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容， 可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后遵守此规 定） 本学位论文属于保密在—年解密后适用本授权书。 本人签名： 日期： 日期: 导师签名: 摘要 摘要 利用图像识别计数的机器视觉方法对目标的数目进行统计，效率高而硬件成本较 低。该方面技术正在逐步应用于车流量、行人流量统计、工业产品和农产品计数，这 种软件技术可大幅提高生产、运输、生物环境监控等多个领域的智能化程度。我国作 为人口大国，农产品和畜牧产品储备是应对可能发生的长期灾荒下民族生存的保证， 其中储备生猪是基本政策之一。而养殖场分散和偏远，专职人员被派到各个现场统计 储备数目疲于奔波，因此在市政有关部门的支持下，拟通过视频图像监查和自动计数 的方法并数据通过网络传输到数据中心进行集中式管理。 本文利用图像识别计数方法设计一套对养殖场的生猪数目统计系统。该系统运用 了基于DirectShow的图像采集方法获取视频流图像RGB灰度值数据，接着在 Windows平台上对图像进行处理：首先采用光学方法确定目标的典型颜色特征，以此 作为识别目标的RGB颜色分量相对比例判定依据。对图像进行高斯滤波预处理，再 通过膨胀腐蚀和区域生长相结合的方法对处理后的二值图像进行目标数量的统计；对 于图像中由于粘合而产生的误差，采用基于关联矩阵算法的目标追踪法对相粘合目标 进行跟踪，从而消除误差，最终达到在单机实验中准确实现了生猪数目的自动计数的 目的。在图像处理的速度方面也结合了处于学科领域前端的三维纹理函数通过GPU 对二维图像加速处理的技术。传统的基于Windows平台的图像处理方式都是通过GDI 访问设备环境接口既而对图像信号进行操作，随着PC机的不断更新以及高端显卡的 普及化，Direct3D中提供了许多直接对显卡GPU的操作函数而避免占用大量CPU资 源。在本课题中我们将运用Direct3D中的纹理函数在GPU上处理二维图像，结果表 面该方法在不降低处理精度的前提下可以有效地提升图像处理速度。 另外，由于某些养殖场规模较小，建立一套摄像监查系统相对成本较高，同时场 地顶棚过低，不具备高空悬挂摄像头的条件。本文也设计了 Android智能设备对生猪 目标移动照相和统计、利用移动网络传输数据结果的低成本方案，已满足未来部分小 规模用户的需求。 关键词：多目标计数；关联矩阵；Direct3D；图像分割；Android Abstract The method which calculates the number of targets with image recognition technolog- y offers high efficiency and low hardware cost. This aspect of technology is gradually applied to traffic, pedestrian traffic statistics, industrial products and agricultural products count. This software technology can significantly improve the intelligence of production, transportation, environmental monitoring , biological environmental monitoring and other areas. As a populous nation, China has committed to agricultural and animal husbandry product reserve, which is the guarantee of national survival for a potential long-term famine, and pig reserve is one of the basic policies. Because the farms are dispersed and faraway, it is difficult to do the statistical work of the reserve. For this situation, a statistical system is designed based on a more sophisticated image recognition method. Using DirectShow based image collecting method, this system collects the target scene in real time, and then performs the image processing on the Windows platform: determining the typical color feature of the target, which acts as the criteria for RGB color components relative proportion of target identification; preprocessing the images for image blurring, and doing the statistics work for the II value image of target through the method combining the expansion corrosion and regional growth; target track method based on associated matrix algorithm is used to track the bonded target, in order to eliminate the errors due to bond in target images. This eventually results in the purpose of accurately doing the statistical work for pig reserve in single experiment. Image processing speed is also a combination of three-dimensional texture function in front of the subject areas, which is accelerated processing of two-dimensional images by GPU. The image processing method based on the traditional Windows platform access equipment environment interface through GDI, then processing image signal. Along with the continuous renewal of PC and prevalence of high - end graphics, Direct3D offers many operation functions which can operate graphics GPU directly, and avoid taking up a mass of computer memory resources. In this paper we will use Direct3D texture function to process two-dimensional image on the GPU, the result shows that this method can effectively improve the image processing speed without reducing the processing accuracy. In addition, due to the small size of some farms, establishing a video monitoring system will be high costs, while the venue ceiling is too low to have the conditions of the high-altitude flying camera. Low cost solution about pork target photography moving image camera and statistics using Android intelligent equipment and data results transmission using mobile network is designed in this paper. This scheme has satisfied some small-scale user's needs in the future. Keywords: Multitarget counting; Incidence matrix; Direct3D; Image segmentation; Android ill 目录 目录 摘要 I Abstract II 目录 IV 第一章绪论 1 § 1.1课题的研究背景与意义 1 § 1.2课题的研究现状 2 § 1.3论文的研究内容 3 第二章目标识别技术的理论分析 5 §2.1图像的增强技术 5 §2.1.1均值滤波 5 §2.1.2高斯模糊 6 §2.1.3梯度锐化 7 § 2.1.4频域的滤波技术 8 §2.2图像分割方法 9 §2.2.1彩色图像的阈值分割 9 § 2.2.2区域生长的分割方法 9 § 2.2.3边缘检测分割方法 10 §2.3图像的形态学运算 10 § 2.4运动目标的足艮踪 11 §2.4.1帧间差分算法 12 § 2.4.2关联矩阵 12 §2.5本章小结 13 第三章