[發(fā)明專(zhuān)利]一種植物冠層結(jié)構(gòu)性狀分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910588033.5
• 申請(qǐng)日: 2019-07-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110288594B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程曼;袁洪波;蔡振江
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06T7/60
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

本發(fā)明公開(kāi)了一種植物冠層結(jié)構(gòu)性狀分析方法，包括以下步驟A、根據(jù)植物冠層高度信息，得到三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后根據(jù)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)將目標(biāo)植株有效冠層高度值構(gòu)建成一個(gè)冠層高度矩陣，冠層高度矩陣中每一行代表一條直線上冠層的高度數(shù)據(jù)；B、將冠層高度矩陣數(shù)據(jù)生成灰度圖像，灰度圖像取值范圍為0～255；C、計(jì)算灰度圖像的熵，并進(jìn)行邊緣提取；D、計(jì)算二值圖像轉(zhuǎn)換閾值；E、根據(jù)計(jì)算得到的轉(zhuǎn)換閾值對(duì)灰度圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)換，灰度圖像中大于閾值的像素點(diǎn)數(shù)值轉(zhuǎn)換為1，否則轉(zhuǎn)換為0；F、以二值圖像為基礎(chǔ)，對(duì)冠層結(jié)構(gòu)性狀的表型信息特征指數(shù)進(jìn)行分析。本發(fā)明能夠改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，便于對(duì)植物冠層結(jié)構(gòu)性狀的提取和分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種植物冠層結(jié)構(gòu)性狀分析方法。

背景技術(shù)

冠層結(jié)構(gòu)對(duì)于植物的健康生長(zhǎng)有著重要的影響，冠層結(jié)構(gòu)直接影響其對(duì)于太陽(yáng)輻射的攔截程度、生長(zhǎng)狀況，以及與雜草競(jìng)爭(zhēng)的能力；同時(shí)，冠層的葉片密度能夠極大地影響冠層區(qū)域的小氣候，特別是冠層內(nèi)部的小氣候，而冠層內(nèi)部小氣候環(huán)境對(duì)于疾病的發(fā)生有著直接的影響，在植物正常生長(zhǎng)中，冠層溫度及濕度是致病的主要因素。冠層的輪廓表達(dá)了植物植株的向外延展性，延展性不但同樣會(huì)影響到冠層內(nèi)部小氣候，而且決定了植物植株是否能夠有減少和土壤接觸的機(jī)會(huì)，植株和土壤接觸越少，感染病原菌的機(jī)會(huì)也相對(duì)越少。對(duì)于這些冠層表型信息的提取和分析方法的研究，是表型研究的一個(gè)重要內(nèi)容，但是現(xiàn)在還沒(méi)有一種統(tǒng)一的分析方法和分析指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種植物冠層結(jié)構(gòu)性狀分析方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，便于對(duì)植物冠層結(jié)構(gòu)性狀的提取和分析。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。

一種植物冠層結(jié)構(gòu)性狀分析方法，包括以下步驟：

A、根據(jù)植物冠層高度信息，得到三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后根據(jù)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)將目標(biāo)植株有效冠層高度值構(gòu)建成一個(gè)冠層高度矩陣，冠層高度矩陣中每一行代表一條直線上冠層的高度數(shù)據(jù)，即一個(gè)掃描平面上或冠層深度圖像中一行的高度值；

B、將冠層高度矩陣數(shù)據(jù)生成灰度圖像，灰度圖像取值范圍為0～255；

C、計(jì)算灰度圖像的熵，并進(jìn)行邊緣提取；

D、計(jì)算二值圖像轉(zhuǎn)換閾值；

E、根據(jù)計(jì)算得到的轉(zhuǎn)換閾值對(duì)灰度圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)換，灰度圖像中大于閾值的像素點(diǎn)數(shù)值轉(zhuǎn)換為1，否則轉(zhuǎn)換為0；

F、以二值圖像為基礎(chǔ)，對(duì)冠層結(jié)構(gòu)性狀的表型信息特征指數(shù)進(jìn)行分析。

作為優(yōu)選，步驟B中，在生成灰度圖像前，首先將冠層高度矩陣進(jìn)行歸一化處理，處理方法為，

其中，Value_normal為冠層高度值歸一化之后的值，Value_orgin為冠層高度原始值，Value_min、Value_max分別為冠層高度矩陣中最小和最大值。

作為優(yōu)選，步驟B中，對(duì)灰度圖像進(jìn)行去噪處理，包括以下步驟，B1、對(duì)灰度圖像進(jìn)行小波分解，得到n層圖像分量；

B2、對(duì)第一層圖像分量進(jìn)行聚類(lèi)分析，使用得到的第一層圖像分量的聚類(lèi)中心集合對(duì)第二層圖像分量進(jìn)行聚類(lèi)分析，然后根據(jù)第二層圖像分量的聚類(lèi)結(jié)果對(duì)第二層圖像分量的聚類(lèi)中心集合進(jìn)行修正，使用修正后的第二層圖像分量的聚類(lèi)中心集合對(duì)第三層圖像分量進(jìn)行聚類(lèi)分析，以此類(lèi)推，直至全部n層圖像分量均完成聚類(lèi)分析處理；將修正前后的聚類(lèi)中心定義為相關(guān)聚類(lèi)中心；

B3、將不同圖像分量層中相關(guān)聚類(lèi)中心對(duì)應(yīng)的聚類(lèi)集合進(jìn)行正則化處理；

B4、對(duì)n層圖像分量進(jìn)行小波重構(gòu)，得到處理后的灰度圖像。