Using Image Processing for Nitrogen Content Detection in Tomato Leaves

Kisalaei, Asma and Rasooli Sharabiani, Vali and Golmohammadi, Abdollah and Abbaspour-Gilandeh, Yousef and Esmailpour, Behrooz (2016) Using Image Processing for Nitrogen Content Detection in Tomato Leaves. Masters thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text (کاربرد پردازش تصویر برای تشخیص میزان نیتروژن برگ گیاه گوجه فرنگی)
Asma Kisalaei.pdf

Download (655kB)
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 tomato 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 tomato by six different levels of fertilization (0, 60, 120, 180, 240, 300 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 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-band in the second stage of measurement (R2=0.96). The same amount for G-band was correlated by present nitrogen content (R2=0.97).

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: کاربرد پردازش تصویر برای تشخیص میزان نیتروژن برگ گیاه گوجه فرنگی
Persian Abstract: كاربرد تكنولوژي کود دهی متغير در مزرعه يكي از محورهاي اصلي مديريت دقيق محصول می‌باشد كه راندمان كود دهي را افزايش داده و باعث كاهش آلودگی‌های زيست محيطي می‌گردد. هدف اصلی از این تحقیق بررسی امکان تعیین کمبود نیتروژن گوجه فرنگی در طول دوره رشد با استفاده از دوربین دیجیتالی و پردازش تصاویر دیجیتالی است. با اجرای این روش آسیب کمتری به گیاه وارد می‌شود. استفاده از اين تكنولوژي، نيازمند تعيين دقيق و دائمی وضعيت نيتروژن گياه در مزرعه در طول دوره رشد می‌باشد. به همین منظور تعداد 18 پلات گوجه فرنگی شامل شش سطح مختلف کود دهی (۰ ،6۰ ،120 ،180 ،240 و300 كيلوگرم بر هكتار) در سه تكرار در قالب طرح کاملاً تصادفی، در گلدان‌های پلاستيكي به قطر ۲5سانتيمتر كشت شد. پس از پرورش گیاه گوجه فرنگی در مرحله 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 اندازه گیری شد. همزمان با اندازه گیری نیتروژن، با بریدن برگ‌هایی از هر گلدان، در محفظه‌ی کنترل شده از لحاظ نور با استفاده از دوربین دیجیتالی اقدام به تهیه تصاویر از نمونه ها گردید. سپس ضمن انتقال تصاویر دیجیتالی به محیط نرم افزار متلب R2013 میانگین رنگی R,G,B و 13مدل رنگی از فضایRGB استخراج شد. سپس میزان همبستگی، تجزیه واریانس و مقایسه میانگین‌ها 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 مدل باند G دارای بیشترین همبستگی با نتایج کلروفیل متری و آزمایش کجلدال در هر دو مرحله می‌باشد. بیشترین ضریب تبیین مربوط به باند G و شاخص کلروفیل متر در مرحله دوم بدست آمد (96/0 R2=). همین مقدار برای مؤلفه G با درصد نیتروژن اندازه گیری شده برابر97/0بود.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Rasooli Sharabiani, ValiUNSPECIFIED
Golmohammadi, AbdollahUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Abbaspour-Gilandeh, YousefUNSPECIFIED
Esmailpour, BehroozUNSPECIFIED
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: 14 Oct 2018 07:29
Last Modified: 11 Dec 2018 23:01
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/608

Actions (login required)

View Item View Item