[發明專利]基于正態分布H閾值的紫色土圖像分割提取方法

有效

• 申請號: 201810845832.1
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN108961295B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 曾紹華;程蓉;王帥;曾卓華
• 申請（專利權）人: 重慶師范大學;重慶市農業技術推廣總站
• 主分類號: G06T7/136
• 分類號: G06T7/136;G06T7/13;G06T7/12;G06T7/187
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 呂小琴

本發明提供一種基于正態分布H閾值的紫色土圖像分割提取方法，包括步驟S1：將含有紫色土區域的彩色圖像轉化為HSV顏色空間的圖像Ⅰ；S2：確定對圖像Ⅰ進行分割的閾值，對圖像Ⅰ進行分割，得到二值圖像Ⅱ；S3：識別二值圖像Ⅱ的邊界，得到二值圖像Ⅲ；S4：提取二值圖像Ⅲ中紫色土區域的邊界，得到提取出邊界的二值圖像Ⅴ；S5：對二值圖像Ⅲ中邊界分割出來的封閉區域進行填充，得到二值圖像Ⅳ；S6：求二值圖像Ⅳ與含有紫色土區域的彩色圖像的哈達瑪積；本發明充考慮到紫色土彩色圖像的土壤區域在HSV顏色空間H分量有良好的聚集特性和紫色土圖像的H分量近似正態分布的特性，獲取H分量分割閾值，將土壤區域從背景區域中快速、準確、完整分割出來。

技術領域

本發明涉及圖像分割提取方法，具體涉及一種基于正態分布H閾值的紫色土圖像分割提取方法。

背景技術

在土壤分類中，地理分布、地形部位、土壤顏色、質地和結構是土壤分類基本特征。其中，地理分布決定土類、大的地形部位決定土屬，局地的土種分布依賴于土壤顏色、質地和結構。由于表土受風吹、日曬、雨淋、土壤墑情，附著的地衣、苔蘚及雜草等影響，顏色不穩定，使用心土顏色作為重要的分類依據。

現代農業的發展，隨著農業自動化、傳感技術等在農業上的應用，提出了在野外應用機器視覺識別土壤的要求。根據經驗，土鍬鍬土形成自然斷面沒有受到鐵鍬、鋤頭等工具的破壞，完整保持了土壤自然屬性，其圖像也最大限度保持了土壤的自然信息。因此，心土自然斷面圖像成為機器視覺識別土壤的理想圖像信息載體。

在野外采集心土自然斷面圖像，受條件的限制，一般不可能先固定一臺設備拍攝背景，然后在鍬出土壤自然斷面采集圖像，應用背景差分的方法獲得土壤自然斷面圖像。即使能滿足這樣的設備條件，在鍬出土壤自然斷面時，需要人去操作，也會破壞背景，也無法通過簡單差分獲得土壤自然斷面圖像。常規的做法是應用便捷的手持拍攝工具拍攝。相應地，就沒有單獨的背景圖像；從一張圖像中，將土壤自然斷面圖像從復雜背景中分割出來成為了機器視覺識別土壤前必不可少的重要預處理工作。這種方式也方便移動設備野外在線土壤識別。

機器視覺辨識土壤是對野外自然條件下拍攝的具有復雜背景的土壤圖像進行識別。在機器視覺辨識土壤中，我們只對圖像的土壤部分感興趣，如果我們能將圖像的土壤部分從背景中分割出來，一方面只研究、處理我們感興趣的圖像的土壤部分，另一方面可以排除背景區域對進一步圖像分析、特征提取、辨識造成干擾。紫色土是我國西南地區最主要耕地，紫色土是機器視覺土壤識別的研究重點。如何將彩色圖像的紫色土圖像從背景中準確、完整的分割出來是目前的技術難題。目前，已有的圖像分割算法準確度低、誤差大、時間開銷大。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種基于正態分布H閾值的紫色土圖像分割提取方法，充分考慮到紫色土彩色圖像的土壤區域在HSV顏色空間H分量有良好的聚集特性，并與背景區域有顯著差異，將紫色土彩色圖像轉換為HSV顏色空間，并考慮到紫色土圖像的H分量均值在95％和97％置信度上呈正態分布的特性，建立正態分布H閾值計算模型，計算對圖像Ⅰ進行分割的閾值，將圖像的土壤區域從背景區域中快速、準確、完整分割提取出來，并消除了孤立點且填充了邊界點圍成的內部區域，提高了分割提取紫色土圖像的精度。

本發明提供一種基于正態分布H閾值的紫色土圖像分割提取方法包括步驟：

S1：獲取含有紫色土區域的彩色圖像，將含有紫色土區域的彩色圖像轉化為HSV顏色空間的圖像Ⅰ；

S2：確定對圖像Ⅰ進行分割的閾值，根據對圖像Ⅰ進行分割的閾值，對圖像Ⅰ進行分割，得到二值圖像Ⅱ；

S3：識別二值圖像Ⅱ的邊界，得到二值圖像Ⅲ；

S4：提取二值圖像Ⅲ中紫色土區域的邊界，得到提取出邊界的二值圖像Ⅴ；

S5：對二值圖像Ⅲ中邊界分割出來的封閉區域進行填充，得到二值圖像Ⅳ；