[發明專利]基于計算機視覺的豆莢表型分析方法、系統及裝置

在審

• 申請號: 202211253503.0
• 申請日: 2022-10-13
• 公開（公告）號: CN115620279A
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 陳渝陽;朱旭華;王闖;劉榮利;謝朝明;章永傳;袁娜朵
• 申請（專利權）人: 浙江托普云農科技股份有限公司
• 主分類號: G06V20/68
• 分類號: G06V20/68;G06V10/28;G06V10/56;G06V10/80
• 代理公司: 杭州五洲普華專利代理事務所(特殊普通合伙) 33260
• 代理人: 徐晶晶

本發明公開一種基于計算機視覺的豆莢表型分析方法、系統及裝置，方法包括對原始豆莢圖像進行圖像增強處理，得到增強后豆莢圖像；對增強后豆莢圖像進行預處理，得到豆莢二值圖；基于豆莢二值圖檢測豆莢周長、面積；基于豆莢二值圖提取豆莢骨架信息，對豆莢二值圖進行轉正；基于轉正后二值圖提取轉正后豆莢骨架信息，通過單源路徑搜索算法及切垂線豆莢表型分析方法檢測豆莢長度及豆莢寬度；基于轉正后二值圖及轉正后豆莢骨架信息，得到豆莢種子數量。本發明克服了傳統測量方法測量過程中主觀性強、效率低、同一參數需要分段測量的不足，能夠快速、準確的獲取豆莢表型參數，滿足研究人員對豆莢表型參數測量的需求，為豆莢表型研究提供數據參考。

技術領域

本發明涉及計算機視覺技術領域，尤其涉及一種基于計算機視覺的豆莢表型分析方法、系統及裝置。

背景技術

在現有技術中，對于豆莢表型信息諸如周長、面積、長、寬及種子自動計數等表型特征主要通過人工手動測量。基于CMOS相機和鹵鎢燈光源的圖像采集平臺的透射、漫反射圖像采集方式，通過對比分析不同光源透射角度、不同載物介質材料、不同光源透射距離和不同采集環境對豆莢圖像的影響,對豆莢樣本漫反射圖像和透射圖像采集與統計分析，提供豆莢病害判定標準與方法。通過機器視覺技術提取大豆植株表型特征數據,采用高角度照明系統搭載中高端CMOS相機獲取高質量的整株大豆圖像，采用深度卷積神經網絡、分水嶺圖像分割、蟻群算法、骨架細化、Hough檢測、SURF匹配等方法能夠獲得大豆植株表型特征的株高、分枝數、主莖、單株莢數、莢寬、莢長、豆莢類型等表型信息。此外通過深度學習方法也能實現豆莢數量檢測，但不具備種子粒數以及豆莢表型測量功能。

另外，在現有豆莢表型分型裝置中，提供了一種大豆籽粒和豆莢圖像分析方案，通過多相機結合、暗箱、擋板等多硬件結合的方式，對特定擺放的豆莢進行表型分析，包括豆莢顏色、粒數、豆莢長寬等，但硬件、操作過于復雜與繁瑣，表型分析項也有待完善。

綜上，在現有技術中，豆莢表型分析方法存在豆莢表型分析方法復雜以及豆莢表型分析不完善的問題。

發明內容

本發明針對現有技術中的缺點，提供了一種基于計算機視覺的豆莢表型分析方法、系統及裝置。

為了解決上述技術問題，本發明通過下述技術方案得以解決：

一種基于計算機視覺的豆莢表型分析方法，包括以下步驟：

基于原始豆莢圖像，對所述原始豆莢圖像進行圖像增強處理，得到增強后豆莢圖像；

對所述增強后豆莢圖像進行預處理，得到豆莢二值圖，其中，所述豆莢二值圖僅包括豆莢區域信息；

基于所述豆莢二值圖，提取豆莢輪廓信息，并基于所述豆莢輪廓信息得到豆莢周長及豆莢面積；

基于所述豆莢二值圖提取豆莢骨架信息，根據所述豆莢骨架信息及所述豆莢輪廓信息，對所述豆莢二值圖進行轉正處理，得到轉正后豆莢二值圖；

基于所述轉正后豆莢二值圖提取轉正后豆莢骨架信息，根據所述轉正后豆莢骨架信息進行單源路徑搜索算法及切垂線豆莢表型分析方法，得到豆莢長度及豆莢寬度；

基于所述轉正后豆莢骨架信息得到轉正后骨架主干信息，根據所述轉正后豆莢二值圖及所述轉正后骨架主干信息，通過凹點檢測算法和凹點配準算法進行估計，得到豆莢種子數量。

作為一種可實施方式，所述基于原始豆莢圖像，對所述原始豆莢圖像進行圖像增強處理，得到增強后豆莢圖像，包括：

當光照來源不唯一且光照強度不恒定時，將所述原始豆莢圖像分解成反射圖像信息與圖像亮度信息，對所述原始豆莢圖像進行圖像增強處理，使得動態范圍壓縮、邊緣增強和顏色恒常三個方面達到平衡，得到增強后豆莢圖像；