重叠苹果果实的分离识别方法

针对苹果采摘机器人重叠果实识别误差较大的问题,设计了一种分离识别方法。首先在苹果图像分割获取其二值果实区域的基础上,基于横、纵投影图实现重叠形态果实的判别,而后基于边缘曲线通过SUSAN算法检测果实轮廓上的角点,再通过迭代腐蚀和瓶颈准则挑选重叠果实的分离点,并采用Bresenham算法连接分离点实现重叠果实的分离。提取分离果实边缘曲线的有效轮廓后,通过改进的随机Hough算法拟合果实圆心及半径。最后选择15幅重叠果实区域二值图像,通过不同角点检测计算结果的比较,验证了SUSAN算法相比于其他角点检测方法更为有效;通过改进的随机Hough算法识别11幅图像中的21个果实,其圆心相对误差平均值、半径相对误差平均值和相对偏差平均值分别为6.90%、4.12%和6.07%,比传统Hough算法分别低4.03、2.75、1.14个百分点,说明改进的随机Hough算法得到的拟合圆更接近实际苹果果实区域。     

基于视觉注意机制的黄绿色苹果图像分割

针对近色背景黄、绿色苹果图像难以分割的问题,设计了一种基于视觉注意机制的分割方法。首先基于RGB(Red,Green,Blue)采集图像将R-B、2R-G-B色差分量分别作为黄、绿色苹果图像的颜色特征分量,采用基于频率调谐的显著检测模型(Frequency-tuned salient region detection,FT)算法提取以光线正常区域为主的显著图,然后通过基于标记的分水岭算法处理原图像,再用FT算法提取以高亮区域为主的显著图,将2部分显著图分别进行自适应阈值分割,去除小面积等操作获取其二值图像,最后将2个二值图像合并,由此获得黄色和绿色苹果的果实区域。最后进行本研究方法效果图的主观判断和基于分割误差(Af)、假阳性率(FPR)、假阴性率(FNR) 3个评价指标的定量分析。结果表明该方法能更有效地分割出黄、绿色苹果果实,Af、FPR、FNR分别为8. 1%、10. 56%和10. 18%。     

基于改进分水岭算法的作物病害叶片分割方法

传统的标记分水岭算法在作物病斑分割过程中存在伪标记,会造成过分割,本研究在传统的标记分水岭算法基础上提出了一种改进的标记分水岭分割算法。该算法首先采用形态学进行预处理,建立形态学梯度,并对梯度图像进行开闭重建。然后对重建的梯度图像进行前景标记,并利用病斑和正常叶片的颜色差异对前景标记中的伪标记进行滤除,对修改后的前景二值化图像进行距离变换和分水岭完成背景标记。最后用强制极小值技术进行梯度修正,并用分水岭算法对其进行分割。对多幅作物叶片进行分割试验,并对比不同分水岭的分割效果,结果表明该方法得到的区域数最少,能有效提取黄瓜叶片病斑,并且抑制过分割。     

基于控制标记符分水岭的医学图像分割

提出了一种适合医学图像分割的改进分水岭算法,针对分水岭算法存在的过分割问题,采用数学形态学重构滤波器和Ostu阈值分割方法对图像中感兴趣的目标和背景进行标记。根据标记的二值图像,运用形态学极小值标定技术对原有梯度图像进行修正。最后,使用分水岭算法对修正的梯度图像进行分割。该方法能有效抑制过分割现象,而且计算复杂程度较低、分割效果较好。     

基于大津算法连通域的松果多目标识别定位

松果识别对其产量评估、智能采摘等具有非常重要的意义.提出一种基于二值图像连通域的松果图像识别方法,首先研究松果图像RGB颜色特征规律,进行RGB颜色分量色差运算;然后选取合适的阈值对松果R-G图像进行二值化处理,初步分割果实和背景;再在图像分割时采用小面积连通域面积阈值法去除噪声的影响;最后采用连通域外接矩形法进行松果识别与统计,并计算出松果质心位置.结果表明,采用OTSU二值化分割+连通域噪音去除方法,可以清晰地分离出松果果实,松果识别平均准确率为89.6％.基于二值图像连通域的松果多目标果实识别与定位,为以后实现松果的自动化采摘提供了技术基础.     

自然光照条件下苹果识别方法对比研究

针对自然光照条件下果园苹果识别效果不佳的问题,从苹果的颜色分割和形状提取2方面进行对比研究,提出一种自然光照条件下的苹果识别方法。利用错检率、漏检率和处理速度3个量化指标综合对比分析颜色阈值、SVM和BPNN 3种苹果颜色分割方法的处理效果。比较6种边缘检测算法对苹果区域图像的边缘检测效果,并使用Hough圆检测算法对苹果形状进行提取,以获得苹果的圆心和半径。试验结果表明:由BPNN的苹果颜色分割方法以及结合Log和Hough的苹果形状提取方法所构建的果实识别算法具有较高的鲁棒性和准确性,能有效克服果实遮挡、重叠和颜色变异等问题,果实平均识别率可达91.6%。     

水果采摘机器人视觉系统的目标提取

在田间对作物的果实图像进行实时、准确地目标识别提取，是采摘机器人视觉系统的关键技术，而目标提取的实质是图像分割。大部分水(蔬)果处于采摘期时，表面颜色与背景颜色存在较大差异。而同一品种果实表面颜色相近，体现为在色彩空间果实表面颜色和背景颜色存在着不同的分布特性。根据这一特性，提出了一种基于色彩空间参照表的适用于水果采摘机器人视觉系统果实目标提取的图像分割算法。该算法先由果实样本图像建立色彩空间参照表，再根据色彩空间参照表采用一种类似于“卷积”的方法进行图像分割。与现有其他方法比较，本方法基于彩色的信息处理，可将背景除去得更干净；对背景不做分割处理、无复杂运算，有利于机器人实时图像处理。采用该算法分别对草莓、橙子、西红柿的图像在L^*n^*6^*，Hsv，YCbCr色彩模型下进行了实验，结果显示该算法在这些色彩模型下均可取得理想的图像分割效果。     

葡萄采摘机器人采摘点的视觉定位

针对葡萄采摘机器人在自然环境下采摘点定位困难的问题,本研究提出了一种基于分水岭果梗图像分割和最小角度约束的采摘点定位方法。第一,将采集的葡萄果实图像变换到YUV颜色模型,对U通道灰度图进行均衡化处理,然后进行双阈值分割和形态学开操作去掉干扰区域,再对二值图像进行填充;第二,以检测到的葡萄果实位置为参考,确定葡萄串果梗感兴趣区域,对该感兴趣区域进行分水岭操作;第三,对果梗二值图像进行角点检测,然后分别对每个果梗检测到的角点数据进行线性回归,将拟合到的直线分别与垂直于地面直线进行角度计算,将夹角角度最小的拟合直线所在的果梗确定为葡萄串所连的果梗;第四,对该果梗检测到的角点数据进行K均值聚类分析,聚类中心为最佳采摘点。对采集于晴天顺光、晴天逆光和晴天遮阳这3种条件下各40幅夏黑葡萄图像进行验证,采摘点定位成功率为89.2%,单张葡萄图像的采摘点平均定位时间为0.65 s。说明该方法可以为葡萄采摘机器人提供准确的采摘点坐标信息。     

基于RGB彩色模型的草莓图像色调分割算法

针对目前草莓采摘机器人草莓图像分割运算量大、耗时多等问题,根据CIE-XYZ颜色模型及其色度图,提出了一种在RGB彩模型中进行草莓图像色调分割的方法。该方法无需彩色模型转换,时间复杂性能较Lab彩色模型下a通道阈值分割算法与BP神经网络分割算法优越。对该算法进一步改进后,只需加减运算,无需乘除运算。试验结果表明:该算法能很好地实现成熟草莓果实与图像背景的分离,并较好的保存草莓轮廓信息,分割效率>85%;进一步对分割后的图像进行形态学处理,如膨胀、腐蚀等,有效消除了孔洞现象。     

基于凹点寻找标记的分水岭算法分割粘连谷粒

针对标记分水岭算法分割粘连谷粒出现欠分割现象,提出一种基于凹点寻找前景标记的分水岭算法对谷粒进行粘连分割。首先,对谷粒图像进行canny边缘检测,获得谷粒的轮廓,并在低尺度下计算轮廓线的曲率来获取候选凹点,通过自适应阈值和角度去除伪凹点;然后,对经过预处理的图像进行欧式距离变换,按照距离梯度的方向对轮廓曲线进行像素扩充,在凹点处加快速度,再对减去轮廓的二值图进行前景标记;最后,对原二值图应用基于标记的分水岭算法进行分割。利用手机采集5种谷物的图像进行粘连谷粒分割,结果表明,可获得96.4%的谷粒计数准确率。该方法可满足于日常利用手机拍摄的谷粒图像计数的需求。     

基于主分量分析的苹果叶部3种常见病害识别方法

苹果叶部的3种常见病害(斑点落叶病、花叶病和锈病)严重影响苹果的产量和质量。病害识别是病害防治的基础,传统的苹果病害识别方法不能有效选择病害的分类特征。基于主分量分析算法,提出一种叶片颜色、形状和纹理特征相结合的苹果病害识别方法。首先对苹果病害叶片图像进行预处理,降低图像干扰;然后利用改进的分水岭方法分割病斑,提取病斑图像的颜色、形状和纹理特征,组成特征矩阵;再利用主分量分析(PCA)对该矩阵进行维数约简,得到低维分类特征;最后利用BP神经网络识别苹果的3种病害类型。结果表明,该方法能够有效识别苹果的3种病害,平均识别率超过94%。     

自然环境下杨梅果实图像的分割方法研究

为解决自然环境下杨梅果实图像难以准确分割的问题,提出了一种基于同态滤波算法进行杨梅图像分割的方法。通过分析杨梅果实的颜色特征,基于RGB颜色空间采用R-G色差分量处理杨梅果实图像,并进行二值化,采用形态学及连通区域标注统计法,消除可能存在的图像噪声,从而去除树叶等大部分背景;然后通过计算区域最小外接矩形的长宽比来判断区域内是否还存在枝叶,以此考虑是否需要进一步分割。在进行下一步分割前,为了消除光照不均的影响,在HSV颜色空间中,采用同态滤波图像增强的方法对亮度V分量进行增强,实现光照补偿。最后,继续基于RGB颜色空间采用R-G色差分量,应用Otsu分割法来细分割剩余的枝叶等部分,实现杨梅果实图像的分割。结果表明:本研究算法能够有效地将杨梅从背景中分割出来,分割误差Af的均值仅为2.26%,与直接采用Otsu分割算法的分割误差Af的均值25.23%相比,降低22.97%。与没有同态滤波过程的图像分割算法的分割误差Af的均值18.12%相比,降低15.96%,从而验证本研究算法的有效性。     

基于量子粒子群的柑橘果实图像约束聚类分割算法

为降低果蔬采摘机器人图像处理系统的分割错误率,提出基于量子粒子群的柑橘果实图像约束聚类分割算法。首先,将读入的RGB模式柑橘果实彩色图像转换成灰度图像;然后采用具有随机遍历性的量子粒子群全局寻优策略,结合对图像中的少量模糊和不确定点具有良好适应性的约束聚类方法,对柑橘图像进行分割。从采集的柑橘果实彩色图像中分别取遮挡柑橘图像与重叠柑橘图像,使用本算法进行分割试验,并分别与OTSU算法、模糊聚类图像分割算法、量子粒子群图像分割算法进行比较试验。结果表明,本算法具有更低的分割错误率以及更高的峰值信噪比。     

复杂背景下油茶果采收机重叠果实定位方法研究

油茶果机械化振动采摘技术关键在于振动点选取,判断振动点选取取决于果实生长密度测算和分布估计.然而自然环境下重叠果实的识别对判定结果有较大的影响,因此提出一种基于凸壳识别的分割边界优化方法,提升重叠油茶果识别与分割准确度.该方法先将原始图像转换颜色空间,经过阈值分割和形态学处理获得重叠果实的凹区域,然后在此基础上通过Harris角点检测得到区域的特征点集,利用主成分分析(PCA)和欧式距离方法分析特征点距离关系得到分割路径,最后采用最小二乘法对分割后的目标区域进行拟合重建得到果实轮廓.对比重建的果实轮廓与真实分布图像,该方法的平均定位误差为8.6％,比Hough方法低5.1％;平均耗时为0.52 s,比Hough方法低0.12 s.结果 表明,提出的方法可以有效解决重叠油茶果实识别与分割问题,为采摘装置的振动点选择奠定基础.     

自然环境下苹果彩色图像分割研究

[目的]获得自然环境下较好分割苹果图像的方法。[方法]选取苹果被遮挡（主要是叶子）、相互重叠的情况作为试验图片,采用欧几里得距离对彩色图像进行预处理,在预处理中,利用边界盒的相似性准则,提高了处理速度;对预处理的结果进行黑白（苹果和非苹果）编码,产生一副二值分割图像;最后采用数学形态学对二值化图像进行处理。[结果]有效的去除了复杂背景、目标物被遮挡、相互重叠等存在的图像噪声,去噪效果良好。[结论]算法对成熟苹果具有很好的分割效果,但不适合未成熟苹果的分割。     

草莓采摘机器人的研究:Ⅱ.基于图像的草莓重心位置和采摘点的确定

成熟草莓果实重心和采摘点的确定是草莓采摘机器人采摘收获作业中的关键问题。采用LRCD (lumi nanceandredcolordifference)方法分割草莓图像。在RGB色彩模型中 ,求得图像中每个像素的色差 ,在灰度图像中显示以色差值为灰度值的色差图像 ,取合适的阈值对该图像二值化 ,得到分割后的草莓图像 ;提取分割后草莓图像的几何特征 ,从而确定草莓的重心位置和采摘点。采用本文所述的机器人视觉系统 (CCD成像像素 75 3× 5 82 ,像素中心距 10 μm× 10 μm)的试验结果表明 ,其采摘点位置误差 <3mm。利用LRCD方法能够很好的将成熟草莓与背景分离 ,通过提取分割后草莓图像的几何信息 ,可确定草莓重心和采摘点的位置。该处理方法适用于从复杂背景中提取红色目标     

基于改进分水岭算法的茶叶嫩叶图像识别

为茶叶的智能识别采摘提供技术支持,针对传统的分水岭图像分割算法对噪声敏感、易产生"过分割"现象,提出改进分水岭算法的图像分割方法,利用微分方程去噪模型对图像进行去噪处理,然后通过大津算法和分水岭算法对去噪后的图像进行2次分割,最后得到茶叶嫩叶的分割图。结果表明:偏微分方程去噪模型对图像进行去噪的效果较好,消除噪声,且无模糊茶叶的边界,有效提高了图片的质量,便于图像后续的分割;图像第1次用大津算法进行嫩叶分割,叶片分割的完整度较高;图像第2次用分水岭算法进行嫩叶分割,茶叶图像中嫩叶被很好地分割出来。改进后的分水岭算法对茶叶图像中嫩叶的分割具较好的效果。     

基于改进分水岭的图像分割算法研究

针对传统的分水岭算法由于受到图像细节和噪声的干扰而存在着过分割现象,提出了一种改进的分水岭算法,并应用于图像分割。该算法首先采用双边滤波进行预处理,然后建立形态学梯度并对梯度图像进行开闭重建,在保留了轮廓极值信息的同时去除了噪声,最后对重建的梯度图像进行前景和背景的标记,依据标记对梯度图像进行修正并用分水岭算法对其进行分割。结果表明,该方法能有效抑制传统分水岭的过分割现象。     

基于改进分水岭的图像分割算法研究

针对传统的分水岭算法由于受到图像细节和噪声的干扰而存在着过分割现象,提出了一种改进的分水岭算法,并应用于图像分割。该算法首先采用双边滤波进行预处理,然后建立形态学梯度并对梯度图像进行开闭重建,在保留了轮廓极值信息的同时去除了噪声,最后对重建的梯度图像进行前景和背景的标记,依据标记对梯度图像进行修正并用分水岭算法对其进行分割。结果表明,该方法能有效抑制传统分水岭的过分割现象。     

自然环境下基于Lab空间的成熟苹果图像分割

为了提高自然环境下成熟苹果图像的分割质量,通过对自然环境成熟苹果颜色特征的分析,提出一种在Lab颜色空间的苹果图像分割算法。首先对图像进行均值滤波预处理以消除噪声的影响,然后把图像从RGB空间转换到Lab空间并提取a分量,最后进行K-means分割。结果表明,基于Lab空间中a分量的K-means分割能有效地把苹果从图像中提取出来。