[發明專利]一種白粉病圖像分割方法

有效

• 申請號: 202010977822.0
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112150481B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 張果榮;陳永;陳思;張馗
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/90;G06T7/136;G06T7/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 羅運紅

1.一種白粉病圖像分割方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

S1：采集作物感染白粉病的莖葉圖像；

S2：讀取S1所述圖像，獲取圖像上所有像素點的RGB數值，并計算每個像素點的灰度值；

S3：根據設定的白粉病病害的灰度閾值計算得到圖像中白粉病病害區域的像素點占所有像素點的比例，然后利用迭代公式計算得到白粉病病害的最佳灰度閾值，同時確定出白粉病病害的灰度閾值范圍，具體包括如下步驟：

S3.1：在S1所述圖像上顯示白色的區域范圍內任意選定一個像素點q，該像素點的灰度值為i_q；

S3.2：利用寬松因子α擴大對白粉病病害的灰度閾值的設定，得到合適的白粉病病害的灰度閾值，公式如下：

t＝(1-α)*i_q

式中，t為設定的白粉病病害的灰度閾值；α為寬松因子，取值范圍為(0,1)；

所以初步確定白粉病病害的灰度閾值范圍為[t，255]；

S3.3：通過如下公式計算得到白粉病病害區域的像素點占采集圖像的像素點的比例，其中計算公式為：

式中，p(i)為采集的圖像中灰度值為i的像素點占所有像素點的比例；S為采集的圖像中白粉病病害區域的像素點占所有像素點的比例；a、b分別為采集的圖像的行列數；f(x,y)為采集的圖像中某一個像素點的灰度值，f(x,y)∈[0,255]；

S3.4：遍歷圖像上所有像素點的灰度值，獲取最大灰度值Max和最小灰度值Min，然后將S3.3所述參數S代入灰度閾值公式中進行計算：

設置n＝1

T_n＝(1-S)*Min+S*Max

式中，T_n為白粉病病害的灰度閾值；S為采集的圖像中白粉病病害區域的像素點占所有像素點的比例；

S3.5：基于S3.4所述白粉病病害的灰度閾值T_n重新計算圖像上白粉病病害區域的像素點占所有像素點的比例，以及圖像中白粉病病害區域和非病害區域的像素點的平均灰度值；

圖像上白粉病病害區域的像素點占所有像素點的比例的計算公式為：

式中，p(i)為采集的圖像中灰度值為i的像素點占所有像素點的比例；P為采集的圖像中白粉病病害區域的像素點占所有像素點的比例；a、b分別為采集的圖像的行列數；f(x,y)為采集的圖像的某一個像素點的灰度值，f(x,y)∈[0,255]；

圖像中白粉病病害區域和非病害區域的像素點的平均灰度值的計算公式為：

式中，u為圖像中白粉病病害區域的像素點的平均灰度值；v為圖像中白粉病非病害區域的像素點的平均灰度值；i為灰度值；p(i)為采集的圖像中灰度值為i的像素點占所有像素點的比例；P為采集的圖像中白粉病病害區域的像素點占所有像素點的比例；

S3.6：將步驟S3.5所述參數P代入灰度閾值迭代公式中進行迭代計算，其中迭代公式為：

n＝n+1

T_n＝P*u+(1-P)*v

式中，T_n表示白粉病病害灰度閾值；P為采集的圖像中白粉病病害區域的像素點占所有像素點的比例；u為圖像中白粉病病害區域的像素點的平均灰度值；v為圖像中白粉病非病害區域的像素點的平均灰度值；

S3.7：計算|T_n-T_n-1|＜ξ，其中ξ為誤差精度，ξ0；若滿足條件，則跳出迭代過程，并將此時T_n的值作為白粉病病害的最佳灰度閾值，最終確定白粉病病害的灰度閾值范圍為[T_n，255]；否則返回S3.5；

S4：根據S3所述白粉病病害的最佳灰度閾值將圖像上白粉病病害區域和非病害區域進行劃分，并以不同顏色顯示，并確定該作物的白粉病病害的等級。

2.根據權利要求1所述的一種白粉病圖像分割方法，其特征在于：S1所述圖像由帶有照相功能的裝置獲得。

3.根據權利要求1所述的一種白粉病圖像分割方法，其特征在于：S2所述每個像素點的灰度值的計算公式為：

i＝0.299R+0.587G+0.114B

式中，i為灰度值；R為圖像中紅色分量的數值；G圖像中綠色分量的數值；B為圖像中藍色分量的數值。

4.根據權利要求1所述的一種白粉病圖像分割方法，其特征在于：S4中根據S3所述白粉病病害的最佳灰度閾值T_n將圖像上病害區域和非病害區域進行劃分，并以不同顏色顯示，具體包括：

灰度值i＝f(x,y)∈[0,T_n]的部分為非病害區域，顯示為黑色；灰度值i＝f(x,y)∈[T_n,255]的部分為病害區域，顯示為白色。