Estimation of Wheat Nitrogen Content Using Digital Image Processing

Golmohammadzadeh, Fatemeh and Golmohammadi, Abdollah and Rasooli Sharabiani, Vali and Shahgholi, Gholamhosein and Seiied Sharifi, Rauf (2016) Estimation of Wheat Nitrogen Content Using Digital Image Processing. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text (تخمین میزان محتوی نیتروژن در محصول گندم با استفاده از پردازش تصویر)
Fatemeh Golmohammadzadeh.pdf

Download (388kB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

Application of variable rate technology (VRT) of fertilizer on the farm is a major pillar of production accurate management that increases fertilization efficiency and reduces environmental pollution. The main purpose of this study is to investigate the possibility of determining of wheat nitrogen deficiency during the growing season using a digital camera and digital image processing. Using these methods causes less damage to the plant. Though, using this technology requires accurate and continuous determination of plant nitrogen status on the farm during of growth stages. Therefore 18 plots of Spring Wheat by five different levels of fertilization (0, 30, 60, 120, 180 Kg/ha) with three repetition in completely randomized designs were sown in plastic pots with a diameter of 25 cm. It was attempted to be fertilized after the growing wheat in generative step of plant. The nitrogen content of leaves was measured by two methods; 1-using chlorophyll meter (SPAD) and 2- doing Kjeldahl test, in two stages, once before fertilization and the other time one week after fertilization. In addition, with cutting the samples of plant leaves, it was attempted to take pictures using a digital camera in the chamber that was controlled in terms of light, simultaneously measuring the nitrogen content. All pictures were transferred to the space on MATLAB R2013 software and average color of R, G, B and 13 color models were extracted from RGB images. To evaluate the processed results of color parameters and models with two measuring methods; SPAD Index and Kjeldahl test, the statistical analysis (the correlations, variance analysis (ANOVA) and compared means) were considered. The results showed that the 2G-R model and G-band have the best correlation with the results of chlorophyll content (SPAD) and nitrogen content (Kjeldahl test) in both stages of measurements. The highest coefficient of determination was related to the chlorophyll content (SPAD) and G-B and in the second stage of measurement (R2=0.979). The same amount for G-B and was correlated by present nitrogen content (R2=0.958).

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: تخمین میزان محتوی نیتروژن در محصول گندم با استفاده از پردازش تصویر
Persian Abstract: كاربرد تكنولوژي كوددهي متغير در مزرعه يكي از محورهاي اصلي مديريت دقيق محصول مي¬¬باشد كه راندمان كوددهي را افزايش داده و باعث كاهش آلودگي¬هاي زيست محيطي مي¬گردد. هدف اصلی از این تحقیق بررسی امکان تعیین کمبود نیتروژن گندم در طول دوره رشد با استفاده از دوربین دیجیتالی و پردازش تصاویر دیجیتالی است. با اجرای این روش آسیب کم¬تری به گیاه وارد می شود. استفاده از اين تكنولوژي، نيازمند تعيين دقيق و دائمی وضعيت نيتروژن گياه در مزرعه در طول دوره رشد مي¬باشد. به همین منظور تعداد 15 پلات گندم بهاره شامل پنج سطح مختلف كوددهي (۰ ،۳۰ ،6۰ ،۱2۰ و18۰ كيلوگرم بر هكتار) در سه تكرار در قالب طرح بلوک¬های کاملاً تصادفی، در گلدان‌هاي پلاستيكي به قطر ۲5سانتي¬متر كشت شد. پس از پرورش گیاه گندم در مرحله¬ی زایشی گیاه، اقدام به کود دهی شد. محتوی نیتروژن موجود در گیاه در دو مرحله، یکبار قبل از کود دهی و بار دوم یک هفته بعد از کود دهی، با دو روش1- استفاده از کلروفیل¬متر (SPAD) و 2- روش آزمایشگاهی کجلدال اندازه‌گیری شد. همزمان با اندازه‌گیری نیتروژن، با بریدن برگ¬هایی از هر گلدان، در محفظه¬ی کنترل شده از لحاظ نور با استفاده از دوربین دیجیتالی اقدام به تهیه¬ی تصاویر از نمونه‌ها گردید. سپس ضمن انتقال تصاویر دیجیتالی به محیط نرم‌افزار متلبR2013 میانگین رنگی R,G,B و 13مدل رنگی از فضایRGB استخراج شد. سپس میزان همبستگی، تجزیه¬ی واریانس و مقایسه¬ی میانگین¬ها بین مدل‌های استخراج شده از تصاویر رنگی با مقادیر بدست آمده از کلروفیل¬متر و روش کجلدال مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد، که مدال¬های 2G-R و باند G دارای بیش¬ترین همبستگی با نتایج کلروفیل¬متری و آزمایش کجلدال درهر دو مرحله می¬باشند. بیش¬ترین ضریب تبیین مربوط به باند Gو شاخص کلروفیل¬متر در مرحله‌ی دوم بدست آمد (979/0 R2=). همین مقدار برای مؤلفه‌ی G با درصد نیتروژن اندازه‌گیری شده برابر 958/0 بود.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Golmohammadi, AbdollahUNSPECIFIED
Rasooli Sharabiani, ValiUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Shahgholi, GholamhoseinUNSPECIFIED
Seiied Sharifi, RaufUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Biosystem
Divisions > Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Biosystem
Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Biosystem
Divisions: Subjects > Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Biosystem
Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Biosystem
Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Biosystem
Date Deposited: 23 Nov 2018 08:25
Last Modified: 23 Nov 2018 08:25
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/2074

Actions (login required)

View Item View Item