作物株高的测量是农作物自动观测中的重要环节,它能直接反映作物的生长情况。本文将图像处理和FPGA硬件架构结合起来实现自动的实时作物株高测量系统,并将其广泛应用于农作物或景观植物的自动观测中,通过测量的株高信息反馈植物生长态势,指导进行人工干预的时机。本系统通过摄像头采集标尺图像,通过识别未被遮挡的标尺实现作物株高测量。本文首先研究了标尺图像识别及株高测量的具体算法并对其进行仿真验证;然后设计实现了基于FPGA的图像采集模块并将图像处理及株高测量算法移植到FPGA上;最后对基于FPGA的株高测量硬件系统进行测试及株高测量实验。本文完成的主要工作包含:（1）设计了具体的株高测量方案如下:放置标尺并采集标尺图像,分割标尺图像并滤波,提取标尺色块的像素高度,通过单像素和实际高度的比例关系计算株高。具体的图像处理算法如下:首先将标尺图像转换到HSV颜色空间,利用画图3D等软件配合直方图确定分割阈值分割出标尺色块并进行二值化;依次进行中值滤波、闭运算和去除最小连通域;然后进行连通域分析提取色块数据;最后按比例计算株高。另外,本文进行了仿真实验验证该株高测量方案的可行性。（2）在FPGA开发板上设计实现了图像采集模块并将株高测量算法移植到FPGA上。采用SCCB总线配置OV5640摄像头模块进行图像采集;驱动LCD实现图像显示;设计RGB转HSV模块和阈值分割模块实现标尺图像的分割,调用移位寄存器IP核实现3*3和7*7的滤波模板对二值图像进行中值滤波和闭运算,用加法器和比较器代替排序过程实现二值图像的中值滤波,使用计数器对图像做水平方向投影提取连通域数据并计算株高。最后对FPGA的各个底层模块进行仿真测试。（3）本文以小叶黄杨和金叶女贞绿篱为实验对象进行株高测量实验,FPGA处理一帧480*800的图像需要17.975ms,是MATLAB处理时间的2.84%,体现了FPGA系统的实时性。同时本文分别对观测距离和标尺倾斜进行测试,拟合出观测距离与标尺量程的关系曲线并验证了其准确性。本系统最大观测距离为约3.52m,最大量程为2.4m,可以每秒测量30次株高。以金森女贞和绿萝盆栽为实验对象对株高测量系统进行测量实验,测量结果精确到毫米,误差小于1.35cm,相对误差小于3.55%,满足自动观测株高的一级标准。