[發明專利]甘蔗分蘗期自動觀測方法

在審

• 申請號: 201810719627.0
• 申請日: 2018-07-03
• 公開（公告）號: CN109035209A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 劉志平;匡昭敏;馬瑞升;李莉;譚孟祥
• 申請（專利權）人: 廣西壯族自治區氣象減災研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/10;G06T7/187
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 靳浩

本發明公開了甘蔗分蘗期自動觀測方法，包括：實時獲取甘蔗圖像；對甘蔗圖像進行預處理；提取甘蔗植株圖像；計算甘蔗植株綠色像素覆蓋度FVC；計算甘蔗植株頂點數量；計算甘蔗植株葉片和莖交叉點數量；若甘蔗植株綠色像素覆蓋度FVC≥覆蓋度閾值FVC_g、甘蔗植株頂點數量≥甘蔗植株頂點數量閾值，甘蔗植株葉片和莖交叉點數量≥甘蔗植株葉片和莖交叉點數量閾值，則甘蔗圖像中的甘蔗植株進入甘蔗分蘗期。本發明利用圖像識別技術，通過計算甘蔗植株綠色像素覆蓋度、甘蔗植株頂點數量、甘蔗植株葉片和莖交叉點數量來完成甘蔗分蘗期自動觀測，比傳統的人工觀測方法客觀性高、時效性和實用性強，且降低了勞動強度和生產成本。

技術領域

本發明涉及甘蔗種植技術領域。更具體地說，本發明涉及甘蔗分蘗期自動觀測方法。

背景技術

甘蔗是世界上最為重要的糖料蔗作物之一，在我國由甘蔗榨制的蔗糖占食糖產量的90％以上。發展精準化農業是實現甘蔗產業可持續發展的有效措施，實時準確獲取甘蔗發育期信息是精準甘蔗產業實施的關鍵基礎之一。通過準確的觀測甘蔗發育的速度和進程等信息，可以科學指導如灌溉、施肥和病蟲害防治等生產活動以增產，可以應用于甘蔗生長模型提高甘蔗產量預測的準確性，可以對甘蔗生長發育狀況進行分析進而為高效和精準的甘蔗產業服務。長期以來，甘蔗發育期信息觀測主要以傳統的人工觀測方式為主，觀測人員野外工作量和勞動強度大、效率低、主觀性強且停留在以目測或簡單器測、手工記錄、紙質存檔等落后水平，人工觀測不連續且缺乏定量化標準，已不能滿足現代甘蔗生產和管理的需要，為此迫切需要改變和提升甘蔗生育期觀測方法。甘蔗分蘗期是決定甘蔗有效莖數的重要時期，也是奪取甘蔗高產的關鍵時期，客觀準確的識別這個時期，可以科學合理地在栽培上爭取有效分蘗控制無效分蘗，對甘蔗生產的精細化管理具有重要意義。2012年鐘楚等在《中國糖科》發表“甘蔗生理發育時間及生育期預測”中利用作物生理發育時間對甘蔗發芽期、幼苗期和莖伸長期進行預測，結果預測相對誤差分別為7、3、6、15天，預測效果較好，有一定的實用性，但因為生育期為兩天1次的人工巡視觀測，造成了一定的誤差，且沒有對甘蔗分蘗期進行預測。在計算機視覺領域，尚未發現有甘蔗分蘗期識別技術的公開報道，現有的文獻主要圍繞衛星遙感圖像開展甘蔗種植識別、甘蔗長勢監測和甘蔗產量估算相關領域研究。如，2014年王久玲等在《農業工程學報》中發表《面向對象的多時相HJ星影像甘蔗識別方法》中利用甘蔗在不同的時相影像上的光譜影像特征導出的局部一致性指數GLCMhomogeneity,建立決策樹邏輯的分類規則集提取甘蔗種植區，分類精度為91.3％。2015年陳燕麗等在《江蘇農業科學》發表“基于GIS的廣西甘蔗萌芽分蘗期干旱等級空間分布”中基于GIS技術，采用多元回歸分析法對甘蔗萌芽分蘗期的甘蔗等級災害頻率與地理因子進行回歸分析，建立了空間分布模型并分析了兩個時期的干旱災害等級空間分布特征。上述相關文獻并沒有給出實時檢測甘蔗分蘗期的方法，且衛星遙感圖像成像距離遠、分辨率低，成像質量受天氣影響大，不能主動監測變化，更適合大尺度下的作物整體生長狀態分析，不適用于甘蔗分蘗期觀測方法的選擇。

發明內容

本發明的目的是提供甘蔗分蘗期自動觀測方法，利用圖像識別技術，通過計算甘蔗植株綠色像素覆蓋度、甘蔗植株頂點數量、甘蔗葉片和莖交叉點數量來完成甘蔗分蘗期自動觀測，比傳統的人工觀測方法客觀性高、時效性和實用性強，且降低了勞動強度和生產成本。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了甘蔗分蘗期自動觀測方法，包括：

步驟一、實時獲取甘蔗圖像；

步驟二、對甘蔗圖像進行預處理；

步驟三、對甘蔗圖像進行分割，提取甘蔗植株圖像；

步驟四、根據甘蔗植株圖像計算甘蔗植株綠色像素覆蓋度FVC；

步驟五、根據甘蔗植株圖像計算甘蔗植株頂點數量；

步驟六、根據甘蔗植株圖像計算甘蔗植株葉片和莖交叉點數量；