[發明專利]一種識別率高的植物識別的方法

有效

• 申請號: 201410116111.9
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN103870816B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發明（設計）人: 王兆濱;張耀南;孫曉光;馬義德;祝英;康建芳
• 申請（專利權）人: 中國科學院寒區旱區環境與工程研究所
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/60
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 張克勤

技術領域

本發明涉及基于葉片圖像的植物識別方法，具體地說是一種識別率高的植物識別方法及裝置。?

背景技術

當前用于植物的分類方法眾多，?大致可分為經典形態分類方法和現代分類方法。現代植物分類方法要求很高的專業技術知識，如植物細胞分類學、植物化學分類學、植物血清分類學以及植物遺傳學。對于非專業人員，這些分類方法操作復雜、很難掌握或不實用，更不適合野外工作環境。相對現代分類方法來講，經典的植物形態分類方法比較容易掌握，而且適用于野外活體植物識別。經典形態分類方法是通過觀察植物的外部形態和解剖結構進行分類的。一般來講，植物的根、莖、葉、花等器官均有分類價值,但是花在植物的整個生活周期中所占時間較短，根和莖在不同時期變化較大且多數要在解剖鏡下才能看見精細結構，對操作者要求較高，通常不作為植物快速識別的主要依據。相比之下,?植物葉片在整個植物生活周期中存在時間最長，變化小，而且易于采集樣本。因此，人們通常將其作為認識植物的主要參照器官。此外，另一重要原因是雖然植物的葉片形態多樣，但是每種植物都有其相對穩定的特征，這些特征就是認識和識別植物的基礎和出發點。

目前基于植物葉片的植物分類主要是依靠鑒定者的經驗進行人為判斷，由于植物種類非常龐大，部分葉片形態看似接近，實則千差萬別。所以這種傳統的判別方法要求操作者具有豐富的分類學知識和長期的實踐經驗，才能開展工作。總之，基于植物葉片的識別對于植物分類學家來說尚存一定困難，就更不用說，對于普通人員利用葉片識別植物種類了。但是利用植物葉片對植物進行識別是一個十分有用而又富有挑戰性的工作，如何讓人們快速準確地識別植物種類是植物分類學科亟待解決的問題之一。?

隨著計算機技術的不斷發展，基于圖像處理與分析的植物種類識別技術已經成為一個研究熱點，國內外研究人員提出了各種各樣的特征和分類方法。Gnadhi進行了基于形狀特征的植物品種鑒別；Ingrouille等在1986年提取了27個葉片的形狀特征對橡樹進行分類比較分析，并提出了對特征進行主分量分析的特征統計方法。Franz等利用植物葉片邊緣的曲率來對植物進行識別，對于全部可見和部分可見的葉片邊緣用曲率來表示；Ray在1992年提出一種“特征形狀”的方法對葉片進行分類。Guyer等在1993年提取了17種葉片形狀特征，并對40類植物進行分類。Yonekawa等提出利用50種理想片狀葉形的圖形作為對照，來鑒別植物葉形。1997年，Abbasi等利用多尺度曲率空間方法來描述葉片形狀，并用來對菊花進行分類。Cholhong等在1999年利用對葉片的多邊形逼近來識別械屬類植物。2000年，Oide等利用類似的方法，利用大豆葉片對大豆分類。Neto等在2006年提出了一種基于橢圓傅立葉變換的葉片形狀特征，來識別大豆、向日葵、絨毛葉和美洲茶。McDnoald等在1990年利用數學形態學方法來進行植物的識別。同年，Shearer等在基于植物彩色紋理特性的基礎上，計算出11個紋理特征，可以對7種人工培育的植物進行識別。Rui等也在1996年提出一種改進傅立葉描述子方法來進行植物葉片識別，這種方法將傅立葉變換的幅值和相位獨立計算以提高精度。Mokhtarina等在2004年又發展了這種方法，用于自遮掩的葉片識別，通過對12類菊花共120張葉片圖像的識別，識別率達到98.4%。Samal等提出了一種基于紋理特征的單株樹的種類識別。2008?年Bruno等利用盒維數法估算了70個葉片樣本圖像的分形維數，從而較好地分析了相應葉片類型的復雜度，為植物葉片的機器識別提供了分形學方面的理論依據。?

國內學者也開展了基于圖像處理與分析的植物種類識別技術的大量研究工作。1994年傅星和盧漢清開展了應用計算機進行植物自動分類的初步研究。2002-2004年，池哲儒等進行了一系列植物識別的相關研究，提出一種中心輪廓距離曲線方法來匹配葉片形狀，并通過不同特征的模糊集成實現植物圖像的檢索；祁亨年等通過基于葉子外觀形狀特征的研究，以植物葉片為例，提取葉片大小、葉形、圓形度參數及葉緣等特征，探討了建立植物識別模型的研究。?

到目前為止，上述基于植物葉片的圖像植物識別方法實用性都不強的。原因是這些方法能識別的樣本少且識別率低，大多停留在理論探索層面。?

發明內容

本發明的目的是提供一種識別率高的植物識別方法，以解決現有方法對大樣本數據（待區分的植物種類較多）進行識別時識別率低的問題。?

本發明的另一個目的是提供一種識別率高的植物識別裝置。?

本發明技術方案如下：一種識別率高的植物識別的方法，包括以下步驟：?