[發明專利]一種基于計算機視覺的甘蔗莖節識別方法

有效

• 申請號: 201210397964.5
• 申請日: 2012-10-18
• 公開（公告）號: CN102930247A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 黃亦其;喬曦;唐書喜;蔡敢為;羅昭宇
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司 45104
• 代理人: 劉小萍

技術領域

本發明涉及一種識別方法，特別是一種基于計算機視覺的甘蔗莖節識別方法。

背景技術

以甘蔗為主要原料的甘蔗產業是廣西的優勢和特色產業，在廣西經濟發展中具有舉足輕重的地位，是廣西經濟發展的重要支柱和幫助廣大蔗農脫貧致富的經濟來源。世界各甘蔗產地大都在一定程度上實現了甘蔗種植的機械化。國外的種植機具備良好性能、功能趨于完善，但尚未配備專業的防傷芽切斷裝置。國內的種植機則更難實現在蔗種切斷過程中自動防傷芽的目的。在農業方面，計算機視覺有著廣泛的應用。因此在甘蔗切割時，可運用計算機視覺技術有效的防止傷芽。目前國內外在此領域的研究都還處于起步階段。相近研究有陸尚平等基于機器視覺的甘蔗莖節特征提取與識別；國外，伊朗Moshashai?K利用灰度圖像閥值分割的方法對甘蔗莖節識別做了初步研究。甘蔗種植時如出現甘蔗芽損傷，進而影響作物產量，因此研究甘蔗莖節識別方法具有非常重要的意義，能為實現對含有蔗芽的片段進行有效的智能切斷提供理論基礎。但至今為止，尚未見有甘蔗莖節識別方法的相關報導。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種識別準確性較高的基于計算機視覺的甘蔗莖節識別方法。

本發明以如下技術方案解決上述技術問題：

本發明一種基于計算機視覺的甘蔗莖節識別方法，它的操作步驟如下：

1）用MATLAB軟件對采集到的甘蔗莖節圖像進行處理，采用灰度處理和索貝爾垂直邊緣提取對甘蔗莖節預處理，得到索貝爾邊緣圖像；

2）再結合數學形態學對預處理后的不連續、細小邊緣進行膨脹、腐蝕再膨脹，消除甘蔗莖邊緣及無用小邊緣，獲得甘蔗莖節的邊緣直線圖像；

3）然后通過MATLAB中的Radon函數對甘蔗莖節的邊緣直線圖像進行直線提取，求出莖節直線距離坐標中心的距離，從而確定甘蔗莖節的正確位置。

所述步驟1）的具體操作是：

讀入圖像，先對圖像進行灰度轉換，再采用索貝兒算子進行垂直方向的探測，其運算結果是一副邊緣圖像，由下列計算公式表示：

f_y(x,y)=f(x-1,y-1)+2f(x-1,y)+f(x-1,y+1)????????????（1)

-f(x+1,y-1)-2f(x+1,y)-f(x+1,y+1)

G[f(x，y)]＝|f′_y(x，y)|????????????????????????????（2）

式中f(x,y)是具有整數像素坐標的輸入圖像，f_y(x,y)表示像素點(x,y)在y方向上的差分，f′_y(x,y)表示y方向的一階微分，式子2中G[f(x,y)]為索貝兒垂直算子的梯度，求出梯度后，可設定一個常數T，當G[f(x,y)]>T時，標出該點為邊界點，其像素值設定為0，其他的設定為255。

所述步驟2）的具體操作是：

對預處理后的圖像進行膨脹處理，將細小的斷續的莖節邊緣連續起來并加寬，膨脹所使用的結構元素是半徑為2個像素大小的圓；然后使用兩個線段結構元素se90和se0，其中se90表示長度為30個像素的豎直的線，se0表示長度為3.5個像素的水平的線，對膨脹后的圖像腐蝕；最后進行基于結構因素為線段的膨脹即基于邊界長度的膨脹，結構因素選用上一步中se90，即獲得甘蔗莖節的邊緣直線圖像。

所述步驟3）的具體操作是：

以2）步驟處理后的圖片的中心為原點建立直角坐標系；二元函數f(x,y)在某一方向上的投影是f(x,y)在該方向上的線積分，f(x,y)的投影可以沿任意角度θ進行，通常f(x,y)的Radon變換是f(x,y)平行于y'軸的線積分，其轉換公式如下：