[發明專利]農作物生長狀況圖像識別方法及系統

有效

• 申請號: 202110812122.0
• 申請日: 2021-07-19
• 公開（公告）號: CN113469112B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 王蕾;沈超;張瑜;賈曉藝;張瑜
• 申請（專利權）人: 三門峽市鄉村振興局
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/26;G06V10/56;G06V10/774;G06V10/82;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 鄭州意創知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 41138
• 代理人: 張江森;侯喜立

本發明提供了一種農作物生長狀況圖像識別方法及系統，利用采集的圖片對神經網絡進行訓練，通過訓練后的神經網絡識別農作物的品種，并對待測農作物圖片進行圖像分割，識別出待觀測農作物的主干和葉子，得到待觀測農作物的株高、莖稈粗細度、葉片大小、葉片顏色、葉片分布均衡度以及葉片完整度，并與該品種的典型值進行比較，進而確定農作物的生長狀況；此外，本發明還對農作物的圖像識別進行了改進。本發明可以準確確定農作物品種，高效的圖像分割方法提高了圖像識別的效率。

技術領域

本發明涉及圖像識別領域，尤其涉及農作物生長狀況的圖像識別。

背景技術

中國是農業大國，農業的發展直接影響著我國經濟的發展。但是我國現在的農業水平仍處于較低水平，大多還是以農戶為單位進行種植，隨著科技水平的提高，我國農業也在逐步向現代農業發展，現在很多科研院所以及企業在研究智慧農業。智慧農業是指利用物聯網技術對農作物進行監測，并利用自動化技術對農作物進行管理，以提高農業生產的效率。智慧農業包括了很多內容，例如對農作物生長狀況、土壤墑情等進行監測，并實現自動灌溉、自動施肥等。

現在發展較為成熟的技術是利用傳感器、遙感技術獲取例如光照、溫度、濕度、土壤墑情等信息，并根據獲取的信息和設置好的參數，實現農作物的自動管理。但是這些信息都是間接的獲取農作物的生長狀況，而且不同農作物生長的不同階段，對水肥的需求不同，這就需要種植人員不斷的對農田進行巡視，并結合自己的經驗做出判斷。但是當種植的是大面積的農田時，就需要種植人員深入農田里面查看農作物的具體生長狀況。

為了能夠遠程觀察農作物的生長狀況，智慧農業的技術人員引入了計算機視覺技術，尤其是圖像識別技術。但是利用圖像識別技術識別農作物生長狀況仍有很多問題需要解決，例如沒有針對不同品種的農作物進行區分，現有的農作物生長狀況監測系統并不會區分不同的品種，而不同品種的農作物生長的并不相同，有些品種的小麥的頁面顏色較淺，如果仍然將所有小麥都歸為一類，則會導致判斷不準確。此外，現有的圖像識別技術識別的效果并不理想，采用同一個方法識別所有階段的農作物仍然會出現識別不準確的問題，而且效率不高。對不同的農作物以及不同生長階段的農作物，如何能夠高效、準確的識別農作物的生長狀況是本領域亟待解決的問題。

發明內容

農作物生長狀況的監測是智慧農業的重要內容，現在的智慧農業大多集中在自動灌溉、自動施法以及對土壤墑情的監控等，對于農作物的生長狀況大多依靠農技人員的經驗，需要農技人員不斷在農田巡視，當種植面積大時，農技人員工作繁重。現有的農作物生長狀況圖像識別一方面無法針對不同品種的農作物進行識別，一方面識別效率較低，如何針對不同品種的農作物較快的識別農作物生長狀況是發展智慧農業急需解決的問題。

針對上述問題，本發明一方面提供了一種農作物生長狀況圖像識別方法，包括以下步驟：

1)采集不同品種農作物在不同環境以及不同生長階段的圖片，基于采集的圖片對神經網絡進行訓練，得到訓練后的神經網絡；所述不同生長階段包括：幼苗期、拔節期、成熟期；

2)采用雙目立體攝像機獲取待觀測農作物的圖片，利用訓練后的神經網絡對農作物進行識別，得到待觀測農作物的品種；

3)對獲取的待觀測農作物的圖片進行圖像分割，識別出待觀測農作物的主干和葉子，獲取主干的高度和主干高度的中心位置的寬度，并獲取葉子的圖片；基于所述高度、所述寬度獲得待觀測農作物的株高、莖稈粗細度；根據獲取的葉子的圖片，獲得葉片大小、葉片顏色、葉片分布均衡度、葉片完整度；

4)獲取待觀測農作物在預設生長曲線中相應位置的典型值，將獲得的待觀測農作物的株高、莖稈粗細度、葉片大小、葉片顏色、葉片分布均衡度以及葉片完整度與所述典型值進行比較，在顯示器上顯示偏差百分比，當所述百分比超過預設值時，向用戶發出提示信息。

為了提高對農作物圖像識別的效率，本發明還提供了一種對待觀測農作物圖像進行圖像分割的方法，具體包括：