تحقیق درباره بررسی بکارگیری روش پردازش تصویر جهت تعیین میزان پتاسیم خاک
فرمت فایل : word (قابل ویرایش) تعداد صفحات : 12 صفحه
چکیده
بررسی وضعیت خاک های کشاورزی یکی از مهمترین دغدغه های بخش کشاورزی و کشاورزان است. از مهمترین ویژگیهای خاک تعیین پتاسیم خاک است. در روش مرسوم جهت تعیین میزان پتاسیم خاک از روشهای شیمیائی استفاده میشود. در این طرح هدف تعیین میزان پتاسیم خاک با استفاده از روش پردازش تصویر و مقایسه آن با نتایج بدست آمده در طرح پایش کیفیت خاک های کشاورزی که توسط بخش تحقیقات خاک و آب مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی در حال انجام است، می باشد. در این تحقیق با استفاده از نمونه های تهیه شده در طرح پایش و آنالیز رنگ تصاویر اسکن رنگی نمونه ها توسط اسکنر جنیوس(Genius) مدل Color Page - HR6X Slim ، همبستگی آنالیز رنگ نمونه ها با میزان پتاسیم خاک مورد بررسی و با ضریب همبستگی 75% مورد تائید قرار گرفته و نشان میدهد که میتوان با استفاده از روش پردازش تصویر در مورد میزان پتاسیم خاک اظهار نظر نمود.
مقدمه
از مهمترین عملیات کشاورزی شناخت خاک به عنوان بستر اصلی رشد و نمو گیاه است. جهت شناخت خاک تجزیه های آزمایشگاهی متعددی برروی نمونه های خاک صورت می پذیرد که از مهمترین آن تعیین پتاسیم قابل جذب است. مقدار جذب پتاسیم توسط گیاه از جذب هرعنصر مغذی دیگری به غیر از ازت بیشتر بوده و در بعضی از گیاهان حتی از جذب ازت نیز بیشتر می باشد . پتاسیم بر خلاف ازت و فسفر ، نقش ساختمانی در گیاه ندارد ولی با توجه به نقشهای آنزیمی و کوانزیمی در گیاه ، عنصر بسیار حساس و مهمی در گیاه بشمار می رود بطوریکه حداقل 50 آنزیم گیاهی بطور کامل و یا مقدار زیادی از فعالیت آنها به پتاسیم بستگی دارد . پتاسیم با تنظیم فشار اسمزی سلولهای روزنه برگ گیاه را در برابر خشکی مقاوم می سازد . پتاسیم سبب انتقال قندها در آوند آبکش شده و با انتقال آن به سایر اندامها، رشد آنها را تضمین می نماید . پتاسیم تحمل گیاه را نسبت به امراض ، سرما و خشکی افزایش داده و استحکام گیاه را موجب می شود . با وجود آنکه میزان کلسیم قابل جذب در خاکهای مختلف معمولا" حدود 10 برابر میزان پتاسیم قابل جذب در خاک است اما برعکس مقدار پتاسیم گیاه معمولا" 10 برابر کلسیم می باشد و این مطلب نشان دهنده قدرت انتخابی شدید گیاه نسبت به عنصر پتاسیم و میزان نیاز بالای گیاه به این عنصر می باشد. بطورکلی پتاسیم در فعال شدن آنزیمها، متابولیسم مواد هیدروکربن، ساختن پروتئین، فتوسنتز، تنظیم فشار اسمزی، بزرگ شدن سلولها، تقسیم سلولی و رشد، باز و بسته شدن روزنه ها، انتقال مواد در آوندهای آبکش، موازنه آنیونها و کاتیونها، افزایش کارایی مصرف آب، افزایش مقاومت به سرما زدگی و خشکی و شوری و آفات و بیماریها نقش اساسی و مهمی به عهده دارد. پتاسیم برکیفیت محصولات کشاورزی بویژه در مورد میوه های گوشتی و غده ای مانند گوجه فرنگی و سیب زمینی اثرگذار می باشد . پتاسیم در بهبود رنگ میوه که یکی از مهمترین عوامل تعیین کننده کیفیت و بازار پسندی میوه است به خصوص درمحصولاتی نظیر سیب و هلو و مرکبات موثر می باشد. پتاسیم در کنار دو عنصر P,N یکی دیگر از عناصر اصلی مورد نیاز گیاهان را تشکیل می دهد پتاسیم تحت فرم املاح معدنی (فسفات و نیترات) و ترکیبات آلی (اکسالات و تارتارات) به طور متوسط در حدود 9/0 درصد ماده خشک گیاهان را شامل می شود. پتاسیم در حالت فعال اغلب به صورت کربنات پتاسیم(K2CO3 )در خاکها مشاهده می شود. در صورت وجود مقدار کافی هوموس، مقداری از آن تشکیل هومات پتاسیم را می دهد و در غیر این صورت مقدار قابل ملاحظه ای از پتاسیم جذب کلوئیدهای خاک می شود. پتاسیم به صورت قابل تبادل همراه با کلسیم و منیزیوم ولی به مقدار کمتر از آنها در خاک وجود دارد. پتاسیم در حالت فعال اغلب در اثر شستشو از دسترس خاک خارج می گردد و به آبهای زهکشی می پیوندد(ملکوتی و همکاران 1384).جهت تشخیص پناسیم خاک و مقایسه رنگ خاک میتوان از روش پردازش تصویر استفاده کرد در این روش با استفاده از اسکنر سطح خاک اسکن شده و تصویر تهیه شده توسط اسکنر توسط نرم افزار مطلب(MATLAB) که قابلیت پردازش تصویر را دارد، تجزیه رنگ میگردد. رنگ های اجسام از ترکیب سه رنگ اصلی قرمز، سبز و آبی تشکیل شده است که به کدهای رنگی معروف است که کدهای رنگی بر اساس رنگ از صفر تا 255 تقسیم بندی میشود. پردازش تصویر رقمی دانش جدیدی است که سابقه آن به پس از اختراع رایانه های رقومی باز می گردد. با این حال این علم نوپا در چند دهه اخیر از هر دو جنبه نظری و عملی پیشرفتهای چشمگیری داشته است. سرعت این پیشرفت به اندازه ای بوده است که هم اکنون و پس از این مدت نسبتا″ کوتاه، به راحتی می توان رد پای پردازش تصویر رقومی را در بسیاری از علوم و صنایع مشاهده نمود.در پردازش تصاویر رقمی، معمولا از شیوه هایی که به شکل الگوریتم بیان می شود، استفاده می گردد. بنابراین غیر از تصویربرداری و نمایش تصویر، می توان اغلب عملیات پردازش تصویر را با نرم افزار اجرا کرد. تنها علت استفاده از سخت افزار ویژه پردازش تصویر، نیاز به سرعت بالا در بعضی کاربردها و یا غلبه بر بعضی محدودیت های اساسی رایانه است.بنابراین سامانه های پردازش تصویر امروزی ترکیبی از رایانه های متداول و سخت افزارهای ویژه پردازش تصویر است که کار همه آنها به وسیله نرم افزار در حال اجرا روی رایانه اصلی هدایت می شود.از مشخصه های علم پردازش تصویر، کاربردی بودن آن در زمینه های متفاوت است. بنابراین فنونی که در یک مورد خوب کار می کنند، ممکن است در دیگری کاملا″ ضعیف باشند. تنها فایده وجود سخت افزار قوی و نرم افزار پایه در حال حاضر این است که نقطه شروع کار نسبت به یک دهه پیش پیشرفته تر( و بازای صرفا کسری از هزینه آن موقع) می باشد. بطور کلی هنوز هم پیدا کردن راه حل واقعی برای یک مساله خاص نیازمند تحقیق و توسعه فراوان است(خادمی و جعفری،1387). پردازش تصویر کاربردهای مهمی دارد از آن جمله می توان به کاربرد آن در عکاسی، پزشکی، امنیتی، نظامی، سنجش از راه دور، صنعتی و کشاورزی اشاره نمود. فرایند پردازش تصویر مطابق دیاگرام شکل 1 میباشد:
