[發明專利]一種基于圖像處理的番茄早疫病與晚疫病自動檢測方法

有效

• 申請號: 201910313778.0
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN110084791B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 張軍;劉珂珂
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G06T7/11;G06T7/155;G06T7/187;G06T7/66;G06T7/62;G06K9/62
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李林娟

本發明公開了一種基于圖像處理的番茄早疫病與晚疫病自動檢測方法，包括：將工業相機安裝在番茄生長側面，通過工業相機獲取生長期的番茄側視圖；通過圖像預處理對番茄側視圖進行圖像灰度化、以及濾波處理，獲取降噪后的番茄圖；對番茄圖計算灰度直方圖、獲取小的比例值，直方圖均衡化，邊緣檢測，最大類間方差，邏輯運算，孔洞填補，求取最大聯通區域，形態學優化，獲取初始分割圖；對初始分割圖分別計算分割圖與模板圖的7個Hu不變矩、邊緣矩、角度矩；計算分割圖與模板圖不變矩向量的歐式距離、余弦相似度，通過上述計算結果衡量初始分割圖的正確性；將篩選后的分割圖映射至原圖，并優化；計算空洞面積占分割面積的百分比，通過比例值進行番茄早疫病與晚疫病的判斷。

技術領域

本發明涉及圖像處理以及植物病菌檢測技術領域，尤其涉及一種基于圖像處理的番茄早疫病與晚疫病自動檢測方法。

背景技術

番茄作為一種全球廣泛種植的農作物，具有豐富的營養價值。但番茄的產量一直受到病菌的困擾，因此，及時發現番茄感染的疾病成為提高產量的有效途徑。

目前與番茄病菌檢測相關的研究主要包括以下幾種：趙建偉、何玉仙等提出使用生物基因方法，利用特異引物建立番茄早疫病的PCR快速檢測方法(公開號為CN105112413A)。王念武、翁瑞泉等提出使用鎖式探針的滾環擴增計數，運用鎖式探針對番茄青枯病原菌，番茄潰瘍病原菌和番茄斑點病進行反向斑點雜交的高通量檢測方法(公開號為CN103215357A)。這種采用生物研究的檢測方法需要專業的研究人員以及精度較高的檢測設備；將耗費大量的人力，財力。此外，這種檢測方法不能實時的檢測番茄病菌，對番茄的產量造成了一定的影響。

發明內容

本發明提供了一種基于圖像處理的番茄早疫病與晚疫病自動檢測方法，本發明對病菌識別快速、準確，維護成本低廉，有利于實現農業自動化，詳見下文描述：

一種基于圖像處理的番茄早疫病與晚疫病自動檢測方法，所述方法包括以下步驟：

將工業相機安裝在番茄生長側面，通過工業相機獲取生長期的番茄側視圖；

通過圖像預處理對番茄側視圖進行圖像灰度化、以及濾波處理，獲取降噪后的番茄圖；

對番茄圖計算灰度直方圖、獲取小的比例值，直方圖均衡化，邊緣檢測，最大類間方差，邏輯運算，孔洞填補，求取最大聯通區域，形態學優化，獲取初始分割圖；

對初始分割圖分別計算分割圖與模板圖的7個Hu不變矩、邊緣矩、角度矩；計算分割圖與模板圖不變矩向量的歐式距離、余弦相似度，通過上述計算結果衡量初始分割圖的正確性；

將篩選后的分割圖映射至原圖，并優化；計算空洞面積占分割面積的百分比，通過比例值進行番茄早疫病與晚疫病的判斷。

進一步地，所述計算邊緣矩、角度矩具體為：

其中，M_γ為邊緣矩；L為參考點到質心的距離；γ_i表示分割后的番茄圖邊界上任意點與參考點之間的距離，n為參數的個數，為不同以參考點到任意點和質心為邊的角度的平均值，M_θ表示角度矩；θ_i表示以參考點為頂點，以參考點到任意點和質心為邊的角度；使用余弦相似度與歐式距離，衡量分割圖與模板圖之間的相似度。

本發明提供的技術方案的有益效果是：

1、與傳統方法相比，其檢測結果更加準確，效率更高；病菌識別過程不需要人工的參與，設備維護簡單，且能夠達到實時檢測，滿足了農業自動化生產過程的要求；