[發明專利]一種無人插秧機栽插質量的圖像檢測方法

有效

• 申請號: 201710568104.6
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107464232B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 趙德安;劉曉洋
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/155;G06T7/187;G06T7/194;G06K9/62;G06T7/60
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種無人插秧機栽插質量的圖像檢測方法，該方法通過安裝在插秧機插植臂上方的相機進行俯拍連續采集剛栽插秧苗的圖像，然后采用圖像分割，圖像形態學方法和模式識別等數字圖像處理技術分別實現對漏秧和漂秧的識別，同時通過對每列秧苗中漏秧和漂秧的統計分析，進行漏秧和漂秧的自動報警，實現對無人插秧機栽插作業質量的實時監控。

技術領域

本發明涉及機器視覺和模式識別領域，特別是一種基于機器視覺的缺陷檢測方法。

背景技術

隨著農業機械智能化水平的不斷提高，無人駕駛農機進行自主作業的研究也在快速的發展。插秧機代替人工進行秧苗栽植也已經有很長一段時間，雖然可以高效工作，但是由于人工控制插秧機在狹小的空間內作業，不僅浪費人力，還可能因為作業人員的控制作業使行走路線發生偏離造成秧苗的栽植發生偏離，從而影響秧苗的生長。此外，插秧機在減震、降噪等設計上存在很多的不足，這樣會使人長期處在強震動、高噪音和高溫的惡劣環境下，對身體健康造成巨大的損害。因此，無人插秧機的研究應運而生。實時、準確地對無人插秧機的栽植質量進行監控，以及在發生故障時能及時地報警是無人插秧機高效、安全作業的重要保障，能夠有效提高作業效率、降低安全隱患。

發明內容

本發明的目的在于提出一種能夠有效提高作業效率、降低安全隱患的無人插秧機栽插質量的圖像檢測方法。該方法能夠實時、準確地對無人插秧機的栽植質量進行監控，以及在發生故障時能及時地報警是無人插秧機高效、安全作業的重要保障。本發明的技術方案包含以下步驟：

(a)將相機安裝在無人插秧機插植臂后上方俯拍，根據GPS信號每行進一段距離采集一幅秧苗圖像；

(b)將圖像中的秧苗從背景中分割出來；

(c)確定每簇秧苗的質心；

(d)檢測圖中的漏秧；

(e)剔除不完整形態秧苗；

(f)提取秧苗形狀特征；

(g)通過神經網絡檢測圖中的漂秧；

(h)統計漏秧和漂秧出現的次數并判斷是否報警。

進一步，步驟(a)中所述相機的安裝與圖像的采集，將相機安裝在無人插秧機插植臂后上方，鏡頭向下保持水平進行俯拍，并適當調節相機的位置和高度以及圖像ROI等使采集的圖像視野能夠覆蓋插植臂工作范圍，根據GPS信號插秧機每行進一定距離采集一幅圖像。

進一步，步驟(b)中所述圖像的分割，首先采用超綠算子EXG(EXG＝2*G-R-B，其中R,G,B分別是圖像的紅色、綠色和藍色分量)對圖像進行灰度化，然后采用最大類間方差法(又稱OTSU法)將圖像二值化從而將秧苗從背景中分割出來(記為BW1)。

進一步，步驟(c)中所述每簇秧苗質心的確定，首先濾除分割圖像中面積較小的連通區域(記為BW2)，然后通過形態學膨脹算法連接相互靠近的連通區域，接著對未連接且面積較小的連通區進行濾除(記為BW3)，最后計算每個連通區的質心并將其作為對應秧苗簇的質心。

進一步，步驟(d)中所述漏秧的檢測，沿插植臂組間的中間位置將圖像中的秧苗分成對應的列，分別計算每列相鄰秧苗(每列最前最后的秧苗還要分別計算其質心到圖像上沿或下沿的縱向像素距離)質心的縱向像素距離D，縱向標準株距在圖像中的像素距離為L，若D>1.5L則表明存在漏秧，漏秧的數目即相鄰秧苗間質心的距離相對標準株距的倍數減去1.5后向無限大方向取整。

進一步，步驟(e)中所述不完整形態秧苗的剔除，秧苗質心到圖像上沿或下沿的縱向像素距離小于0.35L則認為該秧苗沒有完整的呈現在圖像中并從BW3中剔除該簇秧苗對應的連通區(記為BW4)。