1. 研究目的与意义
植物是地球上主要生命形态之一，是地球上生物多样性的核心部分，更是人类生产生活的基础和生存环境赖以维系的根本保证。植物是地球生物的重要组成部分，植物的光合作用保持氧气与二氧化碳的平衡，维持地球的生态平衡，改善人类的生存环境，它在改善气候，水土保持等方面是重要的一环。作为生态系统中生产者的角色，植物维持着生物物种平衡，是动物与人类重要食物来源。来自全球143种数据库及出版物的数据显示，截止至2017年，共有41万5千8百多种植物源药物（plant-basedmedicines）注册登记在案，至少有 28187种植物，被认证为药用植物。
植物属于真核生物域，大致可分为种子植物，苔藓植物，蕨类生物和类蕨生物四大类，现存大约有35万种包括苔藓1.6万种、蕨类1.3万种、裸子植物1000种、有花植物26万种。目前，由于人类大规模生产活动及自然灾害的影响，使众多植物的栖息地减少，破坏了植物种族关系，植物物种的减少破坏了生态环境。每年约有3亿4千万公顷的植被被焚毁，现今植物的灭绝速度是其自然消亡速度的1000倍以上。植物物种的减少和灭绝对地球和人类带来了难以想象的影响，例如温室气体含量提高，全球气温异常，水土流失严重，土地沙漠化等等一系列影响。而现在人类意识到保护植物的重要性，因此对于植物的识别鉴定就显得尤为重要，但由于人类认知能力有限以及地球上数量众多的植物种类. 要做到准确和快速地识别手中的植物是非常困难的。
由于植物叶片基本处于一个平面状态，适合进行二维图像加工处理。随着计算机的应用，探索如何利用计算机快速准确地识别植物叶片，是解决这些问题的一个切实可行的新途径。研究基于图像分析的植物叶片识别技术，对于植物分类识别、植物资源的保护与利用、探索植物间的亲缘关系、阐明植物的进化规律、农业与园艺的实际应用等方面具有现实意义。进行基于图像分析的植物叶片种类鉴别，可以帮助植物学鉴定植物物种，缩短鉴定时间；同时帮助不具备植物学专业知识的人了解植物叶片以及叶片种类，普及植物保护和叶片分类知识。基于图像分析的植物叶片识别的应用前景述立数字化植物标本博物馆系统；应用于基于手机等移动设备的植物识别，普及植物类别知识；将植物叶片识别与保护的重要性，推广到广大群众中；容易推广到植物的鉴别与良种的鉴别上；可以推广到植物叶片病害的鉴定上，保护农作物生长;应用到农田杂草的鉴别。
2. 研究内容与预期目标
一.研究内容
对于植物分类识别、植物资源的保护与利用、探索植物间的亲缘关系、阐明植物的进化规律、农业与园艺的实际应用等方面具有现实意义。进行基于图像分析的植物叶片种类鉴别,可以帮助植物学鉴定植物物种，缩短鉴定时间；同时帮助不具备植物学专业知识的人了解植物叶片以及叶片种类，普及植物保护和叶片分类知识。
植物的形态学描述主要是对叶片图像进行叶片特征提取，特征提取主要分为几何特征提取，纹理特征提取，颜色特征提取。由于相同树叶叶片在不同季节，地理位置，海拔高度颜色都可能发生改变，并且由于不同种类叶片的颜色并不一样，在转成灰度图像后很难用一个统一的灰度门限进行分割，因此摈弃颜色特征提取。我们首先考虑提取叶片的几何形状特征用于分类，根据我们采集的叶片来看，不同种类叶片的形状存在着较大的差异，即使是同一种叶片其大小比例也可能有所不同。这样周长，面积，纵轴长，横轴长等常用的绝对值特征就不太适合作为分类依据，应该考虑使用一些相对值特征。在这里我们可以利用叶片轮廓得到一些形状描述，包括凸包，外切圆和内切圆等。并通过它们计算得到了8项相对值几何特征：纵横轴比，矩形度，面积凹凸比，周长凹凸比，球状性，圆形度，偏心率，形状参数。
3. 研究方法与步骤
重要区域的提取是关键环节，主要考虑以下因素：（1）计算代价：重要区域不能太大，图片过大会增加计算时间；（2）精确性：重要区域尽可能多地包含树叶的主要纹理信息；（3）整体性：数据库中树叶图片大小不同，提取的重要区域需要固定大小。
首先进行图像预处理利用Matlab形态学处理函数滤波处理，并进行阈值处理（图像灰度化，图像分割，图像去躁，阈值分割）形态学处理和轮廓检测。
再进行叶片特征提取 ，主要从几何特征提取与纹理特征提取两大方面提取其相对值几何参数与纹理表面的疏密程度已经纹理的具体参数。
4. 参考文献
[1] 韩忠伟, 李晨,Florian Schmidt. 基于支持向量机和智能移动设备的多类树叶分类系统[J]. 生物技术世界, 2013(3):179 181.
[2] 杨志辉, 胡红萍, 白艳萍. 基于主成分分析和PSO-SVM的树叶分类方法研究[J]. 数学的实践与认识, 2016, 46(18):170-175.
[3] 傅诚, 赵航琪, 朱丹亭. 树叶的形状分析与质量估算模型[J]. 数学建模及其应用, 2012, 1(2).
5. 工作计划
3.05--3.20，熟悉课题背景，查阅资料，完成开题；
3.21--4.20，开展课题工作，完成课题的主要实验工作；
4.21--5.20，撰写毕设论文初稿；
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