[發明專利]基于形態學操作的田間曲線導航線提取方法

在審

• 申請號: 201410767147.3
• 申請日: 2014-12-15
• 公開（公告）號: CN104616014A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 胡波;覃永新;馬兆敏
• 申請（專利權）人: 廣西科技大學
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46;G06T7/00;G06T5/40
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 宋敏

技術領域

本發明涉及農業信息領域，具體地，涉及一種基于形態學操作的田間曲線導航線提取方法。

背景技術

目前，利用機器視覺進行田間作業農業機具的自動導航逐漸成為現代農業的發展方向，而導航線的自動提取成為相關設備開發的基礎。在已有的導航線提取技術中，導航線提取一般分為三個步驟：一是圖像分割，二是提取特征點，三是導航線擬合。

現有導航線提取方法中，針對田間曲線導航線的提取方法較少，多是提取直線導航線。而在曲線導航線提取中，由于預期行進道路為曲線形式，導航線提取受圖像中各部分特征點的影響較大。在直線導航線提取中，若是一兩個特征點出現誤差，可以通過導航線上大量的特征點進行修正，而在曲線導航線提取中這是很困難的。針對這一問題，有部分研究在導航線擬合環節引入了較高次的曲線進行擬合一定程度的減少了誤差，但是并沒有從根本上解決特征點提取誤差的影響。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述問題，提出一種基于形態學操作的田間曲線導航線提取方法，以實現減少由于特征點提取產生的曲線導航線提取誤差的優點。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種基于形態學操作的田間曲線導航線提取方法，包括以下步驟：

步驟1、圖像分割，通過超綠特征和閾值分割的方法將田間原始圖像分割為作物和背景兩部分；

步驟2、對上述步驟1得到的圖像通過開操作去除田壟內作物間道路外的噪音；

步驟3、對上述步驟2處理后的圖像通過細化操作得到導航道路的骨架；

步驟4、以上述步驟3得到導航道路的骨架圖像中所有點為特征點；

步驟5、以上述步驟4中的特征點為依據擬合曲線。

優選的，上述步驟1具體包括以下步驟：

步驟101、對獲取的田間導航圖像，以每個像素點對應的R、G、B三個值進行計算，然后對計算后的結果進行歸一化得到灰度圖像；

步驟102、畫出上述步驟101得到的灰度圖像的直方圖，采用ostu法確定閾值；

步驟103、依據上述步驟102確定的閥值采用閾值分割的方法獲得二值圖像。

優選的，上述步驟2具體包括以下步驟：

步驟201、根據田壟間作物生長時期選取結構元素的大小；

步驟202、依據上述步驟201選取的結構元素大小對二值圖像進行開操作。

優選的，上述步驟3具體包括以下步驟：

步驟301、對開操作后的二值圖像進行細化，即將圖像中白色區域邊緣像素點變為黑色；

步驟302、一直重復步驟301的操作直到所有剩余的白色像素點都是邊緣點。

優選的，上述步驟4具體包括以下步驟：

步驟401、提取細化后圖像中每個白色像素點的橫坐標和縱坐標；

步驟402、將提取的橫坐標和縱坐標對作為特征。

優選的，上述步驟4具體包括以下步驟：

步驟501、以特征點的橫坐標和縱坐標分別為輸入和輸出；

步驟502、用最小二乘法擬合曲線；

步驟503、擬合曲線的次數為根據擬行進道路的情況確定的一個固定值。

本發明的技術方案具有以下有益效果：

本發明的技術方案，在圖像分割后，針對曲線導航線受當個特征點位置誤差影響較大的情況，通過開操作去除田壟內作物間非綠色區域所造成的噪音，使得開操作后的圖像基本能夠對應擬提取導航線所對應的預期道路的區域。特征提取中，不采用傳統的每行取像素點中點的方法，而是提出通過細化操作得到導航道路的骨架，并以骨架中的像素點作為特征點進行曲線導航線的擬合。達到減少由于特征點提取產生的曲線導航線提取誤差的目的。

下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本發明實施例所述的原始田間圖像示意圖；

圖2為本發明實施例所述的分割后的圖像的示意圖；

圖3為本發明實施例所述的開操作處理后圖像示意圖；

圖4為本發明實施例所述的開細化處理后圖像的示意圖；

圖5為本發明實施例所述的擬合曲線導航線后的示意圖；

圖6為本發明實施例所述的基于形態學操作的田間曲線導航線提取方法流程圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。

如圖6所示，一種基于形態學操作的田間曲線導航線提取方法，