[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

本發明公開了一種基于RGB影像的作物苗期植株密度估算的方法及系統，方法包括：獲取目標田地的RGB影像，根據目標田地中作物的種類對RGB影像進行裁剪，得到多個目標小區的第一RGB影像；將第一RGB影像進行二值化圖像處理得到作物和土壤背景的第一二值圖像；應用形態學開操作消除第一二值圖像中細小目標像素；從每個目標小區的第一二值圖像提取出作物的每個作物行的行圖像；檢測每個行圖像得到每個行圖像中作物的植株數量，并統計得到每個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目標小區的作物苗期植株密度。本發明實現同時對目標田地中的多種作物苗期植株密度估算，不僅準確度高，而且具有通用性，方法簡單，適用范圍廣。

技術領域

本發明涉及作物苗期植株密度估算領域，主要涉及一種基于RGB影像的作物苗期植株密度估算的方法及系統。

背景技術

面對耕地面積的日益減少以及城鎮化程度的不斷提升加快，我國的糧食安全問題面臨巨大的挑戰，因此需要增加糧食單產以滿足人民需求，保障糧食安全可持續發展；其中，作物生長苗期對提升和保障產量起著重要作用。作物苗期生長狀況的好壞不僅是作物自身能否健壯生長且具有良好抗逆性的重要決定因素，而且是作物群體協調生長、形成良好群體結構、決定產量形成的關鍵。因此，對于作物苗期植株密度的監測一直是研究者們的研究重點。

傳統的農業田間生產以及作物研究工作，建立在有經驗的田間工作者對田間作物生長情況進行調研記錄的基礎上，面對需要測量的海量指標數據，這個過程費時費力且效率低下；且當面對群體密度大的農場以及大面積的農田時，由于數量巨大以及植株間的遮擋，易造成錯數、誤數，導致測量的作物密度不準確、誤差大。

為了提高工作效率和準確度，機器視覺估算密度的方法應運而生，但其研究主體一般只針對單一品種作物，密度估測所使用的算法也主要針對某一作物研發的，而在實際應用中，作物所處的環境復雜，同時不同作物間具有的屬性(顏色、形態、體積等)特征存在較大差異，現有的機器視覺估算密度在應用時需要對應用環境和作物種類進行針對性的調整和修改，方法復雜，適用范圍小，不利于廣泛推廣。

發明內容

本發明要解決的技術問題是現有的機器視覺估算密度在應用時需要對應用環境和作物種類進行針對性的調整和修改，方法復雜，適用范圍小，不利于廣泛推廣。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于RGB影像的作物苗期植株密度估算的方法，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；

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。

在上述方法中，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。