[發(fā)明專利]一種玉米出苗期的自動檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110458163.0
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN102592118A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹治國;余正泓;白曉東;吳茜;鄢睿丞;張雪芬;薛紅喜;李翠娜
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06T7/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字圖像處理和農(nóng)業(yè)氣象觀測交叉領(lǐng)域，具體涉及一種玉米出苗期的自動檢測方法，即以拍攝的田間玉米前下視序列圖像為對象，利用圖像特征來檢測玉米是否到達出苗期的方法。

背景技術(shù)

玉米是我國主要的糧食作物之一，種植面積十分廣泛。為了提高玉米的產(chǎn)量和質(zhì)量，需要對其發(fā)育速度和進程進行了解，并分析其各發(fā)育期與氣象條件之間的關(guān)系，從而鑒定玉米生長的農(nóng)業(yè)氣象條件。然而長期以來，對于玉米各發(fā)育期的觀測主要是通過人工觀測的方式，受觀測人員主觀因素的影響較大；同時由于玉米種植地域廣、觀測周期長，利用人力進行觀測也不夠經(jīng)濟。因此，通過拍攝的玉米前下視序列圖像，借助圖像處理的手段，對其發(fā)育期進行自動觀測就顯得十分必要。玉米出苗期是玉米營養(yǎng)生長階段第一個重要的發(fā)育期環(huán)節(jié)，有效而準(zhǔn)確的識別這個時期，是農(nóng)業(yè)氣象觀測的重要內(nèi)容，本發(fā)明即是利用玉米前下視序列圖像對出苗期進行自動識別。

2009年王傳宇等在《農(nóng)業(yè)機械學(xué)報》上發(fā)表的論文“基于雙目立體視覺的苗期玉米株形測量”中將田間正常生長的玉米植株帶土移至測定臺，利用雙目立體視覺系統(tǒng)對葉片進行分割提取，并計算葉片邊緣點的三維坐標(biāo)，最終求出葉長、葉片著生高度、莖葉夾角、葉片方位角等株形指標(biāo)。但是這種方法僅對單株玉米適用，并不能應(yīng)用于大面積玉米苗的自動觀測；2010年李榮春等在《玉米科學(xué)》上發(fā)表的論文“基于圖像處理技術(shù)的夏玉米群體長勢監(jiān)測研究”中通過提取地面覆蓋度的方法對夏玉米的群體葉面積指數(shù)(LAI)和干物質(zhì)積累(DMA)值進行估測，建立了覆蓋度與葉面積指數(shù)(LAI)和干物質(zhì)積累(DMA)的回歸關(guān)系模型，從而完成對夏玉米群體長勢的估計，但是僅僅利用覆蓋度這一圖像特征并不能對玉米的發(fā)育期進行準(zhǔn)確地觀測；2010年司永勝等在《農(nóng)業(yè)機械學(xué)報》上發(fā)表的論文“基于最小二乘法的早期作物行中心線檢測方法”中利用G-R顏色特征因子分割作物與背景，再應(yīng)用垂直投影法動態(tài)檢測作物行數(shù)，并獲得特征點圖像，利用特征點間的鄰近關(guān)系對特征點進行分類，對歸類后的特征點進行兩次最小二乘法擬合，得到作物行中心線。這種方法雖然可以準(zhǔn)確地得到作物的中心線，并以此作為出苗期的判定條件，但是由于實際作物播種時中會存在苗不整齊或者缺苗，以及大量的雜草等情況，都會影響到中心線的提取。因此該方法并不適用于實際大田環(huán)境。

綜上所述，盡管目前在作物生長監(jiān)測方面已有許多相關(guān)單元技術(shù)出現(xiàn)，但都因某種局限性，很難將其應(yīng)用到實際大田環(huán)境的作物發(fā)育期自動觀測上來。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種玉米出苗期的自動檢測方法，以實際農(nóng)田采集的玉米前下視圖像為對象，利用玉米苗的空間分布特征，準(zhǔn)確地檢測出實際大田環(huán)境的玉米出苗期時間。

一種玉米出苗期的自動檢測方法，具體為：

苗候選區(qū)提取步驟：對實際拍攝的玉米地圖像進行圖像分割，提取苗候選連通區(qū)域；

苗區(qū)域檢測步驟：依據(jù)苗候選連通區(qū)域的形狀特征和面積閾值，在各苗候選連通區(qū)域檢測出玉米苗連通區(qū)域；

參數(shù)統(tǒng)計步驟：依據(jù)玉米苗連通區(qū)域的信息計算玉米地圖像的空間分布均勻度H和玉米苗的總量Ω；

最終判斷步驟：若空間分布均勻度H≥空間分布均勻度閾值T_H，并且玉米苗的總量Ω≥苗數(shù)閾值T_Ω，則表明圖像中的玉米苗到達出苗期。

本發(fā)明的技術(shù)效果體現(xiàn)在：本發(fā)明自動對所采集的田間玉米前下視圖像進行分割，并對苗進行自動提取，再利用苗的空間分布和數(shù)量信息，判斷該圖像區(qū)域中的玉米是否進入出苗期。該方法以表征玉米出苗時空間分布的圖像特征參數(shù)作為判斷依據(jù)，實時地對玉米生長期進行判斷，檢測結(jié)果準(zhǔn)確率高，對分析玉米發(fā)育期與氣象條件之間的關(guān)系，鑒定玉米生長的農(nóng)業(yè)氣象條件以及對玉米的農(nóng)事活動都具有重要的指導(dǎo)意義。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體流程圖；

圖2是玉米大田原始圖像；

圖3是對圖2進行綠色分割后的結(jié)果圖；

圖4是對圖3進行苗自動提取后的結(jié)果圖；

圖5是對圖4進行空間分布均勻度計算的示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種玉米出苗期的自動檢測方法，以實際農(nóng)田采集的玉米前下視圖像為對象，利用圖像空間分布均勻度與苗的數(shù)量，來準(zhǔn)確地檢測出玉米到達出苗期的時間。下面結(jié)合附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實施方式和實施步驟。

圖1是本發(fā)明的整體流程圖，具體為：