[發明專利]基于圖像的甘蔗莖伸長期及玉米拔節期自動檢測方法

在審

• 申請號: 201710234954.2
• 申請日: 2017-04-12
• 公開（公告）號: CN107045719A
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 周振;許立兵;周望;韓冰;金紅偉;張曉宇
• 申請（專利權）人: 江蘇省無線電科學研究所有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙)32104
• 代理人: 殷紅梅

技術領域

本發明涉及一種檢測方法，尤其是一種基于圖像的甘蔗莖伸長期及玉米拔節期自動檢測方法，屬于圖像檢測的技術領域。

背景技術

甘蔗是我國最重要的糖料作物和能源作物之一，我國是世界第三大糖生產國。而玉米是我國重要的糧食作物和工業原料之一，目前我國的玉米種植面積和總產量僅次于美國，居世界第二位。甘蔗和玉米的生產對我國的農業和農村經濟發展、農民增收等方面起著非常重要的作用。為了提高甘蔗以及玉米的產量和質量，需要對它們的發育速度和進程進行了解，并在此基礎上分析它們的各發育期與氣象條件之間的聯系，從而判定適合其生長的農業氣象條件。

一直以來，對于甘蔗及玉米各發育期的觀測主要是通過人工觀測的方式，往往人工觀測不但耗人耗力，不夠經濟；觀測結果的主觀臆斷性較大，沒有辦法保證精確度；而且只能記錄觀測數值，無法再現現場的圖像。甘蔗莖伸長期以及玉米拔節期均是這兩種作物植株迅速生長，葉片寬度增加的主要時期，是決定產量的關鍵時期，是農業氣象觀測的重要內容，有效而準確的識別這一時期并應用于作物生長模型，可以提高作物產量預測的準確性。

基于圖像的甘蔗莖伸長期以及玉米拔節期自動檢測技術目前尚未見公開報道。現有的文獻都是圍繞遙感圖像開展甘蔗及玉米長勢及估產的研究。如2010年郭琳、裴志遠、張松齡等在《農業工程學報》上發表的“基于環境星CCD影像的甘蔗葉面積指數反演方法”中利用新型國產衛星數據環境星CCD影像和準同步的地面觀測數據，分別采用指數關系模型、對數關系模型、支持向量回歸模型3種方法，開展了環境星遙感影像在甘蔗葉面積指數反演試驗。結果表明，3種方法都可以對甘蔗LAI進行有效預測，且能獲得較好的預測效果，驗證了環境星CCD影像在甘蔗LAI反演中的實用性；2013年何亞娟、潘學標、裴志遠等在《農業機械學報》上發表的“基于SPOT遙感數據的甘蔗葉面積指數反演和產量估算”中利用SPOT遙感數據進行甘蔗葉面積指數LAI反演，建立最佳NDVI～LAI反演模型，同時結合不同生育期甘蔗葉面積指數的時序變化規律，建立各生育期甘蔗葉面積指數LAI與產量的相關關系，得到甘蔗葉面積指數LAI～產量最佳估產模型；2016年王立輝、杜軍、黃進良等再《華中師范大學學報(自然科學版)》發表的“基于GF-1號衛星WFV數據反演玉米葉面積指數”中構建了修正的土壤調節植被指數(MSAVI)與實測葉面積指數(LAI)的統計回歸模型，結果表明該模型可以快速準確的監測河南商丘玉米的LAI。

但由于遙感圖像分辨率低，且容易受到云層、云陰影和氣溶膠等影響，每天在固定區域也僅有單張圖像可以使用，有較大的局限性。可見，基于遙感圖像的檢測方式不是甘蔗莖伸長期及玉米拔節期自動檢測的一種較好選擇，目前還需一種準確率高、實用性強和操作方便的方式來代替甘蔗莖伸長期及玉米拔節期人工觀測方式，以獲取甘蔗莖伸長期及玉米拔節期的準確時間，便于及時指導農事活動。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種基于圖像的甘蔗莖伸長期及玉米拔節期自動檢測方法，其減少了人工觀測成本，降低了觀測難度，從圖像特征上實時自動檢測甘蔗是否進入莖伸長期及玉米是否進入拔節期，檢測結果準確率高，實用性強。

按照本發明提供的技術方案，一種基于圖像的甘蔗莖伸長期及玉米拔節期自動檢測方法，所述檢測方法包括如下步驟：

步驟1、獲取甘蔗的完整生育期作物圖像以及玉米的完整生育期作物圖像，并對所獲取的甘蔗完整生育期作物圖像、玉米完整生育期作物圖像進行預處理；

步驟2、對上述預處理后的甘蔗完整生育期作物圖像、玉米完整生育期作物圖像，利用圖像RGB分量構建圖像歸一化指數，以分別得到甘蔗圖像歸一化指數以及玉米圖像歸一化指數；

步驟3、利用上述得到的甘蔗圖像歸一化指數、玉米圖像歸一化指數，分別構建甘蔗完整生育期歸一化指數時間序列曲線以及玉米完整生育期歸一化指數時間序列曲線；

步驟4、對上述甘蔗生育期歸一化指數時間序列曲線、玉米完整生育期歸一化指數時間序列曲線，分別計算得到甘蔗生育期歸一化指數時間序列曲線的一階導數以及玉米完整生育期歸一化指數時間序列曲線的一階導數；

步驟5、對上述甘蔗生育期歸一化指數時間序列曲線的一階導數、玉米完整生育期歸一化指數時間序列曲線的一階導數，分別確定一階導數最大值對應的時間，以確定甘蔗莖伸長期的日期以及玉米拔節期的日期。