[發(fā)明專利]基于改進(jìn)k-means算法的作物病變?nèi)~片檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911033512.7
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110751228B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉哲;黃文準(zhǔn);郭建新
• 申請（專利權(quán)）人: 西京學(xué)院
• 主分類號: G06V10/762
• 分類號: G06V10/762;G06V20/10;G06T7/00;G06T7/11
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 王學(xué)芝

1.一種基于改進(jìn)k-means算法的作物病變?nèi)~片檢測方法，其特征在于，所述基于改進(jìn)k-means算法的作物病變?nèi)~片檢測方法首先根據(jù)病變?nèi)~片的直方圖特性，確定病變?nèi)~片的類別數(shù)；然后通過直方圖的峰值點(diǎn)初步確定聚類中心，并計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)到不同聚類中心的相似度；最后根據(jù)相似度的大小利用k-means聚類算法進(jìn)行病變?nèi)~片圖像的分割，完成對病變?nèi)~片的快速檢測；

所述k-means聚類算法為：

1)確定好聚類數(shù)目和初始聚類中心；

2)運(yùn)用公式計(jì)算像素點(diǎn)到每個(gè)聚類中心的相似度；

s＝s₁*s₂；

式中，用顏色歐式距離表示像素點(diǎn)x與聚類中心x^*間的顏色相似度；用負(fù)指數(shù)平方和表示像素點(diǎn)x與聚類中心x^*間的空間距離相似度；

3)將像素點(diǎn)劃歸到相似度最大的聚類；

4)聚類結(jié)束后，用每個(gè)類中所有像素點(diǎn)的平均值更新聚類中心；

5)轉(zhuǎn)至步驟2)，重新聚類；

6)直至聚類中心不在發(fā)生變化。

2.如權(quán)利要求1所述的基于改進(jìn)k-means算法的作物病變?nèi)~片檢測方法，其特征在于，所述基于改進(jìn)k-means算法的作物病變?nèi)~片檢測方法包括以下步驟：

第一步，將病變?nèi)~片圖像的顏色空間從RGB轉(zhuǎn)換到Lab；

第二步，在Lab顏色空間計(jì)算病變?nèi)~片圖像的直方圖；

第三步，根據(jù)直方圖的波峰數(shù)確定圖像的分割類別數(shù)；

第四步，根據(jù)直方圖的峰值點(diǎn)確定圖像的初始聚類中心；

第五步，計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)與初始聚類中心的相似度；

第六步，根據(jù)相似度的大小，利用k-means聚類算法對病變?nèi)~片圖像進(jìn)行迭代聚類，直到聚類中心不再發(fā)生變化。

3.如權(quán)利要求2所述的基于改進(jìn)k-means算法的作物病變?nèi)~片檢測方法，其特征在于，所述第一步將病變?nèi)~片圖像的顏色空間從RGB轉(zhuǎn)換到Lab具體包括：在Lab顏色空間中，L代表亮度，a、b代表色度；RGB無法直接轉(zhuǎn)換到Lab，需要先轉(zhuǎn)換成XYZ再轉(zhuǎn)成Lab；

1)RGB轉(zhuǎn)XYZ

r,g,b為像素三個(gè)通道，取值范圍均為[0,255]，轉(zhuǎn)換公式如下：

M等于；

2)XYZ轉(zhuǎn)Lab；

公式中，L、a、b是最終的LAB色彩空間三個(gè)通道的值；X、Y、Z是RGB轉(zhuǎn)XYZ后計(jì)算的值，Xn、Yn、Zn是95.047、100.0、108.883。

4.如權(quán)利要求2所述的基于改進(jìn)k-means算法的作物病變?nèi)~片檢測方法，其特征在于，所述第二步在Lab顏色空間計(jì)算病變?nèi)~片圖像的直方圖根據(jù)完成的病變?nèi)~片圖像的顏色空間轉(zhuǎn)換，在Lab顏色空間計(jì)算病變?nèi)~片的直方圖；通過對積累的大量病變?nèi)~片圖像特征的分析，發(fā)現(xiàn)病變?nèi)~片圖像的組成有2種模式：第一種，是病變?nèi)~片圖像由病斑和葉片兩個(gè)區(qū)域構(gòu)成；第二種是病變?nèi)~片圖像由病斑、葉片和背景三個(gè)區(qū)域構(gòu)成。

5.如權(quán)利要求2所述的基于改進(jìn)k-means算法的作物病變?nèi)~片檢測方法，其特征在于，所述第三步和第四步聚類數(shù)和初始聚類中心的確定首先用7點(diǎn)加權(quán)均值法對直方圖曲線進(jìn)行平滑，7點(diǎn)加權(quán)均值法如下式：

式中H(x)是灰度值x所對應(yīng)的直方圖的值，平滑后的直方圖曲線通過求導(dǎo)和鄰域值的大小判斷峰值區(qū)域；峰值區(qū)域滿足如下條件：

在x^*的鄰域內(nèi)，H(x^*)的值最大；

通過以上兩個(gè)條件，在直方圖上判斷出圖像的聚類數(shù)，峰值區(qū)域的峰值點(diǎn)作為初始的聚類中心。