[發明專利]一種基于RGB影像的作物苗期植株密度估算的方法及系統

在審

• 申請號: 202011550232.6
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112614147A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 金秀良;白怡;聶臣巍;石磊
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院作物科學研究所
• 主分類號: G06T7/136
• 分類號: G06T7/136;G06T7/155;G06T3/40;G06T5/30
• 代理公司: 北京東巖躍揚知識產權代理事務所(普通合伙) 11559
• 代理人: 葉平;谷岳

1.一種基于RGB影像的作物苗期植株密度估算的方法，其特征在于，包括：

獲取目標田地每種作物播種的行距、株距和行數；

獲取目標田地的RGB影像；

根據目標田地中作物的種類對所述RGB影像進行裁剪，得到多個目標小區的第一RGB影像，其中，每個所述目標小區對應一種作物；

將每個所述目標小區的所述第一RGB影像進行二值化圖像處理，得到目標小區的作物和土壤背景的第一二值圖像；

應用形態學開操作消除所述第一二值圖像中的細小目標像素；

根據目標小區對應作物的行數，從每個所述目標小區的所述第一二值圖像提取出作物的每個作物行的行圖像；

根據所述株距和所述行距檢測每個所述行圖像得到每個所述行圖像中作物的植株數量，并統計得到每個所述第一二值圖像對應目標小區的植株數量，利用目標小區的植株數量和目標小區面積計算得到所述目標小區的作物苗期植株密度。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括計算所述RGB影像的分辨率，所述RGB影像的分辨率Resolution的計算公式為：

其中，L為所述RGB影像長邊對應的地面實際距離；P為所述RGB影像長邊對應的像素數；H為所述RGB影像的拍攝高度，θ為所述RGB影像拍攝的視場角。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一二值圖像中像素點的像素值為1時表示作物，像素點的像素值為0時表示無效背景；

進行二值化圖像處理的二值化公式為：

其中，Im為目標小區的第一RGB影像，Im(:,:,1)為目標小區的第一RGB影像中紅色(R)波段像素值大小，Im(:,:,2)為目標小區的第一RGB影像中綠色(G)波段像素值大小；Im(:,:,3)為目標小區的第一RGB影像中藍色(B)波段像素值大小；G_threshold為像素閾值分割的方法設定的像素閾值。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述應用形態學開操作消除所述第一二值圖像中的細小目標像素，包括以下步驟：

創建一個指定半徑R1的平面的圓盤形的第一結構元素，其中，半徑R1計算公式如下：

其中，為細小目標像素大小，Resolution為影像分辨率；

利用創建的所述第一結構元素對第一二值圖像進行形態學開操作，以消除小目標像素。

5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據目標小區對應作物的行數，從每個所述目標小區的所述第一二值圖像提取出作物的每個作物行的行圖像，包括以下步驟：

根據目標小區對應作物的行數，通過霍夫變換檢測出每個目標小區的第一二值圖像中作物的所有作物行，并確定作物行的行方向；

根據第一二值圖像中所有作物行的行方向計算第一二值圖像旋轉角度，并根據旋轉角度旋轉第一二值圖像，使所有作物行的行方向平行于y軸的方向；其中，所述旋轉角度為第一二值圖像中所有作物行的行方向的平均值；

統計旋轉后第一二值圖像對應橫坐標上作物像素點的像素值總和，在相同坐標系中，繪制第一二值圖像對應橫坐標上作物像素點的像素值總和的第一波形圖；

獲取所述第一波形圖中所有波峰位置坐標信息，并以通過波峰位置與x軸相交的直線作為作物行的中心線；

根據所述中心線的橫坐標，計算第一二值圖像中所有相鄰兩作物行的中心線的間距，并求間距的中位數，以間距的所述中位數作為相鄰兩作物行的實際行距；

根據所述實際行距和所述中心線的橫坐標裁剪旋轉后的所述第一二值圖像，得到所述第一二值圖像中每個作物行的行圖像。