[發(fā)明專利]一種溫室蔬菜病害監(jiān)控視頻關(guān)鍵幀提取方法即提取系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410191244.2
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN104021544B
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 傅澤田;馬浚誠;張領(lǐng)先;李鑫星;溫皓杰;陳英義;李道亮
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學(xué);鶴壁農(nóng)信物聯(lián)科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/20
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 李迪

本發(fā)明公開了一種溫室蔬菜病害監(jiān)控視頻關(guān)鍵幀提取方法及提取系統(tǒng)，該發(fā)明將視覺顯著性與在線聚類算法相結(jié)合，首先利用X2直方圖法進行幀間差異度量，剔除具有相似特征的視頻幀圖像對算法計算量的影響；其次將視頻幀圖像轉(zhuǎn)到HSV顏色空間，結(jié)合溫室蔬菜監(jiān)控視頻的特點，利用H、S通道計算視覺顯著圖，提取視頻幀圖像中的顯著性區(qū)域，然后利用形態(tài)學(xué)方法對顯著性區(qū)域中可能丟失的病斑信息進行修復(fù)；最終利用在線聚類算法和像素幀平均算法實現(xiàn)關(guān)鍵幀提取。該方法可以有效的獲取溫室蔬菜監(jiān)控視頻中病害的信息，為溫室蔬菜病害的準確識別奠定堅實的基礎(chǔ)。該發(fā)明得與圖像處理、模式識別等技術(shù)結(jié)合的基礎(chǔ)上，會在設(shè)施蔬菜病害識別方面有很大的貢獻。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視頻分析與圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種溫室蔬菜病害監(jiān)控視頻關(guān)鍵幀提取方法及提取系統(tǒng)。

背景技術(shù)

病害是制約我國溫室蔬菜生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要因素，作物病害現(xiàn)象造成溫室蔬菜的品質(zhì)下降，影響其質(zhì)量和經(jīng)濟效益，造成難以估量的損失。因此，有效防治病害是確保蔬菜生產(chǎn)安全、提高蔬菜產(chǎn)量和質(zhì)量的根本保證，病害防治的關(guān)鍵是能夠準確地識別病害。

隨著視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，越來越多的設(shè)施農(nóng)業(yè)現(xiàn)場都已經(jīng)配備了視頻監(jiān)控攝像頭，幫助農(nóng)民實施掌握設(shè)施農(nóng)業(yè)現(xiàn)場的狀況以及農(nóng)作物的生長情況。這些海量監(jiān)控視頻信息記錄了設(shè)施蔬菜病害的特征信息，具有重要的價值，應(yīng)用提取溫室蔬菜監(jiān)控視頻關(guān)鍵幀的方法來呈現(xiàn)溫室蔬菜監(jiān)控視頻中的病害信息，有助于病害的準確識別和防治，不但可以節(jié)約人力、物力，而且有效降低病害對設(shè)施農(nóng)業(yè)造成的損失，具有重要的意義。

近年來，關(guān)于視頻關(guān)鍵幀提取的研究有很多，常用方法有以下幾種：

(1)基于鏡頭邊界的關(guān)鍵幀提取方法，其主要原理是將每個鏡頭的第一幀、最后一幀或者視頻中間位置的任意一幀作為關(guān)鍵幀。

(2)基于幀圖像信息的關(guān)鍵幀提取算法，其主要思想是選擇視頻鏡頭的第一幀為關(guān)鍵幀，依次計算后續(xù)每一幀與第一幀的距離，當(dāng)距離大于一個設(shè)定的閾值時，取該幀為新的關(guān)鍵幀，重復(fù)計算后續(xù)幀與該關(guān)鍵幀的距離直到視頻鏡頭的最后一幀。

(3)基于運動檢測的關(guān)鍵幀提取算法，其主要思想是通過提取運動特征，在運動特征值取局部最小值時，提取關(guān)鍵幀。

(4)基于聚類的關(guān)鍵幀提取算法。基于聚類的關(guān)鍵幀提取算法的基本思想是：首先根據(jù)視頻幀圖像中的某一特征信息確定初始聚類中心，然后計算每一幀與聚類中心的距離，若距離小于預(yù)先設(shè)定的閾值T，則將該幀歸為這一類，若距離大于預(yù)先設(shè)定的閾值T，則確定該幀為新的聚類中心。

通過分析發(fā)現(xiàn)，溫室蔬菜監(jiān)控視頻具有以下特點：監(jiān)控畫面以亮度變化為主；監(jiān)控攝像頭的運動特征為慢速運動與靜止結(jié)合，鏡頭內(nèi)容不存在快速變化，鏡頭內(nèi)不存在局部運動；視頻對象單一，主體只有農(nóng)作物。如何將視頻關(guān)鍵幀提取的方法與溫室蔬菜監(jiān)控視頻的特點結(jié)合，面向溫室蔬菜病害識別的需求，提出相應(yīng)的關(guān)鍵幀提取算法是亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何實現(xiàn)從溫室蔬菜監(jiān)控視頻中獲取包含病害信息的關(guān)鍵幀圖像。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種溫室蔬菜病害監(jiān)控視頻關(guān)鍵幀提取方法，所述方法包括以下步驟：

S1、將監(jiān)控視頻解析為幀序列，并對每一幀進行增強處理；

S2、識別攝像頭的運動狀態(tài)；

S3、將步驟S1所述的幀序列中每一幀圖像從RGB顏色空間轉(zhuǎn)為HSV顏色空間；

S4、計算步驟S3得到的HSV幀圖像的視覺顯著圖，并提取顯著性區(qū)域；

S5、將步驟S4得到的所述顯著性區(qū)域進行在線聚類；