[發(fā)明專利]一種蘭花黑斑病監(jiān)控與防治系統(tǒng)及方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010880506.1
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112070732A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊澤良;向書琴;王海平;康林峰
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南人文科技學(xué)院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/136;G06T7/70;G06T5/00
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11616
• 代理人: 尚欣

1.一種蘭花黑斑病監(jiān)控與防治方法，其特征在于，所述蘭花黑斑病監(jiān)控與防治方法包括：

步驟一，監(jiān)控模塊通過攝像頭采集蘭花葉片的圖像，并通過圖像預(yù)處理模塊利用率圖像預(yù)處理程序進(jìn)行采集圖像的預(yù)處理；

步驟二，根據(jù)步驟一預(yù)處理完成的蘭花葉片的圖像，中央處理模塊分別控制監(jiān)控模塊、圖像預(yù)處理模塊、圖像分割模塊、特征提取模塊、對比模塊、黑斑病確定模塊、定位模塊、黑斑病治理模塊、黑斑并預(yù)防模塊各個(gè)模塊正常運(yùn)行；

步驟三，圖像分割模塊通過圖像分割程序進(jìn)行預(yù)處理圖像的分割，特征提取模塊通過圖像特征提取程序進(jìn)行各個(gè)圖像的特征提取，對比模塊通過對比程序?qū)⑻m花黑斑病特征信息與提取的圖像特征進(jìn)行對比；

步驟四，黑斑病確定模塊通過黑斑病確定程序確定黑斑病蘭花圖像，并利用定位模塊通過定位程序?qū)诎卟∪~片進(jìn)行定位；

步驟五，黑斑病治理模塊通過黑斑病治理程序進(jìn)行黑斑病葉片的治理，黑斑病預(yù)防模塊通過黑斑病預(yù)防程序?qū)诎卟∪~片所在植株進(jìn)行黑斑病預(yù)防；

所述進(jìn)行預(yù)處理圖像的分割過程為：

(1)通過圖像顏色增強(qiáng)算法加深葉片綠色區(qū)域，采用對比度增強(qiáng)算法提高葉片與其他區(qū)域的顏色差別；

(2)在顏色增強(qiáng)后的色差圖像區(qū)域內(nèi)提取對比度增強(qiáng)后的圖像，接著進(jìn)行動態(tài)閾值分割獲得分割圖像；

(3)進(jìn)行小區(qū)域去除和孔洞填充操作以去除分割噪聲、填充果實(shí)區(qū)域孔洞；最后進(jìn)行圖像邊界去除，獲得葉片光常區(qū)域；

所述圖像預(yù)處理模塊包括圖像降噪模塊、圖像濾波模塊、圖像增強(qiáng)模塊；

所述進(jìn)行采集圖像的降噪過程為：

(1)采用相同隨機(jī)步長將清晰圖像和與清晰圖像對應(yīng)的噪聲圖像分割成若干組大小為40×40的圖像塊，以每組圖像塊作為一個(gè)訓(xùn)練樣本，以此構(gòu)建訓(xùn)練集；

(2)構(gòu)造圖像降噪網(wǎng)絡(luò)，利用訓(xùn)練集訓(xùn)練圖像降噪網(wǎng)絡(luò)，獲得圖像降噪模型；

(3)將采集的圖像輸入至圖像降噪模型中，經(jīng)計(jì)算輸出降噪圖像；

所述圖像分割完成后，特征提取模塊通過圖像特征提取程序進(jìn)行各個(gè)圖像的特征提取的過程為：

將分割完成后蘭花圖像進(jìn)行灰度化處理，同時(shí)對灰度化處理完成的蘭花圖像，進(jìn)行顏色空間的標(biāo)準(zhǔn)化；

蘭花圖像標(biāo)準(zhǔn)化完成后，確定每個(gè)蘭花圖像中的像素值，并將蘭花圖像劃分成一定數(shù)量的區(qū)域；

劃分完成后，對每個(gè)小區(qū)域進(jìn)行描述，確定相應(yīng)的特征進(jìn)行串聯(lián)起來，得到相應(yīng)的蘭花圖像特征。

2.如權(quán)利要求1所述蘭花黑斑病監(jiān)控與防治方法，其特征在于，所述圖像濾波包括均值濾波、中值濾波、高斯濾波、最大值濾波、最小值濾波、sobel_x濾波、sobel_y濾波；濾波方法包括：

均值濾波是把3*3矩陣的9個(gè)像素?cái)U(kuò)展為16個(gè)像素，公式如下：

x＝(s1+s3+s7+s9+(s2+s4+s6+s8)1+s32)4；

其中，公式中s2、s4、s6、s8位置數(shù)據(jù)右移一位，位置s3右移2位，對移位后的位置數(shù)據(jù)和剩下的位置數(shù)據(jù)左移4位，最后輸出的像素位寬為8，對處理完成像素值超過255的像素，做統(tǒng)一等于像素為255的處理；

中值濾波對3*3矩陣中的9個(gè)像素進(jìn)行從大到小排序得到中間的像素輸出；第一級采用9個(gè)比較器先對3行像素的大小進(jìn)行小到大排序；第二級把3行排好序的像素按列的方向用9個(gè)比較器同時(shí)比較得到第一列的最小值，第二列的中值，第三列的最大值；第三級用3個(gè)比較器對第二級輸出的三個(gè)像素排序得到中間像素值。

3.如權(quán)利要求2所述蘭花黑斑病監(jiān)控與防治方法，其特征在于，所述高斯濾波公式中s2、s4、s6、s8位置數(shù)據(jù)右移一位，位置s3右移2位，對移位后的位置數(shù)據(jù)和剩下的位置數(shù)據(jù)左移4位，最后輸出的像素位寬為8，對處理完成像素值超過255的像素，做統(tǒng)一等于像素為255的處理；

最大值濾波采用兩級比較的方式輸出3*3矩陣中像素組成的序列中最大的像素，其中第一級對3*3矩陣中三列的像素進(jìn)行比較求出每列的最大值，第二級對所述每列的最大值進(jìn)行比較求出最大值輸出；

最小值濾波采用兩級比較的方式輸出3*3矩陣中像素組成的序列中最小的像素，其中第一級對3*3矩陣中三列的像素進(jìn)行比較求出每列的最小值，第二級對所述每列的最小值進(jìn)行比較求出最小值輸出。