[發明專利]玉米果穗圖像籽粒分割方法

有效

• 申請號: 201210572979.0
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103020970A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 杜建軍;郭新宇;王傳宇;肖伯祥;吳升
• 申請（專利權）人: 北京農業信息技術研究中心
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及計算機圖像處理技術領域，具體涉及一種玉米果穗圖像籽粒分割方法。

背景技術

傳統的玉米果穗考種，需要人工測量和計算玉米果穗的各項指標參數，進而對玉米品種特性、形態特征進行統計和分析。傳統考種過程重復、耗時、費力，對指標參數的測量嚴重依賴于工作人員的主觀判斷，獲取的數據存在較大誤差，考種流程標準化程度低。隨著計算機和信息化技術在農業領域的深入滲透應用，使用計算機圖像處理技術進行自動化考種已成為一種趨勢。基于圖像的自動考種方法，可以大大降低人力成本、提高玉米考種效率、形成統一的考種標準；另外，可以長期存儲和重復利用樣本圖像數據，有利于對寶貴樣本的統一標準化管理。

玉米果穗圖像分割，是進行自動化考種、玉米果穗形狀特征和產量計算的核心問題之一。由于玉米果穗種類繁多，從顏色角度可分為黃、白、黃白粒、紫、紅等類型。圖像獲取過程中，由于成像光照差異以及玉米果穗本身顏色差異，使得玉米果穗中籽粒顏色所在的顏色閾值區間差異較大，即使將彩色圖像轉換為灰度圖像，籽粒的灰度值仍明顯處于不同的灰度閾值區間，這對于黃白粒等類型玉米果穗來說尤其明顯。一般圖像分割方法往往只能適用于單一顏色特征圖像的分割，難以普遍適用于多種顏色特征玉米果穗圖像的分割。

另外，由于玉米果穗一般可視為偏長的三維橢圓球，獲取的玉米果穗圖像實際上是玉米果穗在成像平面上的投影，因此玉米果穗圖像上每個像素與其表示的三維玉米果穗上目標點，在物理尺寸上并非單一對應關系，玉米果穗圖像的每個像素大小與其表示目標的大小存在較大差異；這種與物體形狀相關的畸變對靠近玉米果穗邊緣的籽粒影響非常大，即靠近邊緣的籽粒存在較大的形狀畸變；如果以玉米果穗骨架軸上圖像像素大小為基準，圖像上與骨架軸距離越遠的像素表示的物理尺寸越大。現有的圖像處理方法一般都是以圖像中像素為基本特征，沒有考慮像素所表示的目標本身的性狀特征，這使得現有圖像分割方法對玉米籽粒的分割和識別準確度以及精度較差。

綜上所述，一種能夠消除玉米果穗圖像徑向畸變，并能夠克服不同顏色類型籽粒難以直接分割問題的玉米果穗圖像籽粒分割方法亟待提供。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種玉米果穗圖像籽粒分割方法，用于消除玉米果穗圖像的徑向畸變，克服不同顏色類型籽粒難以直接分割問題，進而提高對玉米果穗圖像籽粒分割的準確性及精度，為玉米品種特性、形態特征的統計和分析提供有力的技術支持。

（二）技術方案

本發明技術方案如下：

一種玉米果穗圖像籽粒分割方法，包括步驟：

S1.結合形態學算法對玉米果穗圖像進行預處理；

S2.利用徑向畸變校正方法處理步驟S1中得到的圖像；

S3.根據分級閾值分割算法分割步驟S2中得到的圖像，生成玉米果穗圖像最終分割結果。

優選的，所述步驟S1包括：

S101.將玉米果穗圖像轉化為第一灰度圖像；

S102.設定背景閾值，對第一灰度圖像二值化，得到第一二值圖像；

S103.計算所述第一二值圖像中目標個數：

若大于1，則利用形態學算法確定所述第一二值圖像輪廓。

優選的，所述步驟S102中通過最大類間方差算法得到背景閾值。

優選的，所述步驟S103包括：

利用區域填充方法或者輪廓計數方法得到第一二值圖像中目標個數：

若第一二值圖像中目標個數大于1，則先利用圖像膨脹算法處理孔洞，再利用圖像腐蝕算法恢復圖像初始邊界。

優選的，所述步驟S103之后還包括步驟：

S104.根據實際玉米果穗特征判斷玉米果穗圖像特征是否處于極限值范圍內：

若是，則跳轉至步驟S2；

若否，則選擇新的玉米果穗圖像并跳轉至步驟S101。

優選的，所述步驟S2包括：

S201.建立步驟S1中最終得到的圖像的OBB包圍盒；

S202.結合所述包圍盒的長軸以及短軸，利用徑向畸變校正算法處理所述玉米果穗圖像、第一灰度圖像以及第一二值圖像得到第二玉米果穗圖像、第二灰度圖像以及第二二值圖像。

優選的，所述步驟S202包括：

建立坐標系：以所述OBB包圍盒長軸方向作為玉米果穗中心軸方向Y，以所述OBB包圍盒一個短軸作為X軸并以該短軸的中心點作為坐標系原點；

利用所有垂直于Y軸的玉米果穗橫剖面中心點構建骨架軸；