基于作物病害叶片颜色的病斑提取方法

作物病害是影响作物产量和质量的重要因素,如何进行病斑的准确提取是后期病害识别的一个关键步骤。为了提高复杂环境下病斑提取的准确率,提出一种基于叶片颜色的病斑提取方法,利用叶片正常部位和病害部位的颜色信息的不同,进行基于支持向量机的分割处理,从而得到很好的分割效果,然后对得到的图像进行最大类间差法处理,完成病斑的提取。结果表明,该方法具有有效性。     

基于优化PCNN模型的黄瓜叶片病斑提取方法

黄瓜叶部病斑的精确提取是计算机视觉技术在黄瓜病害识别系统中应用的关键。由于黄瓜叶部病斑形态小、光照不均匀、背景复杂等特性,导致现有的病斑提取方法精度较差。针对这一问题,提出一种基于优化脉冲耦合神经网络(pulse coupled neural network,简称PCNN)模型的黄瓜叶片病斑精确提取方法。首先,对采集的病斑叶片进行Lab颜色空间变换,通过对颜色分量的平均值和高斯滤波结果进行差值计算,获取病斑叶片的频率调谐视觉显著性图;接着,对病斑图像进行HSI颜色空间变换,提取色调(hue,简称H)分量,进行色调的均衡优化,并通过融合优化后的H参量来增强病斑叶片的频率调谐视觉显著性图;最后,对传统PCNN模型进行简化,构建网络参量的自适应更新规则,并将融合后的显著性图作为模型的输入参量进行病斑的分割和形态学处理,获取病斑的提取结果。结果显示,本研究方法能够实现在光照度改变、背景干扰等不同复杂环境下对黄瓜常见病斑图像进行精确提取,试验结果为后续的病害精确识别奠定了较好的基础。     

基于SVM的高粱叶片病斑图像自动分割提取方法研究

为实现高粱叶片病斑的自动化无损监测,利用支持向量机(SVM)技术对高粱叶片病斑图像进行自动分割提取研究。结果表明,通过选取RGB、HIS和Lab 3种颜色空间的颜色特征值可以消除对作物病斑拍照时产生的光照、亮度等影响。在MATLAB软件环境下调用LIBSVM软件对病斑图片中的病斑图像像素点和背景图像像素点建立支持向量机分类模型,可以实现对病斑的高效分割和高质量提取。分割提取效果与人眼识别的病斑图像高度吻合。如果利用大量采集的病斑图像进行模型训练,就可以真正实现完全自动化的病斑分割、提取和判别。因此,该研究对建立完全自动化的作物病斑图像识别系统意义重大。     

基于脉冲耦合神经网络的植物叶片病斑分割

为了提高植物病斑图像的分割精度与效果,提出了1种基于脉冲耦合神经网络的植物叶片病斑分割方法。首先利用最大熵机制原理在RGB(红、绿、蓝颜色模型)、HSV(色调、饱和度、亮度颜色模型)空间中选出熵值最大的分量作为处理对象,再利用脉冲耦合神经网络(PCNN)模型,进行病斑的二值分割,最后对病斑部分进行彩色还原。通过与传统的最大类间方差法(OSTU)进行对比试验表明,该方法分割处理效果比较理想,鲁棒性好,分割准确率高。     

基于颜色差异性的植物叶片病害图像分割方法

针对植物叶部病害图像的复杂性,结合植物叶部病害彩色图像的特点,提出了一种基于颜色差异性的植物叶部病害彩色图像分割方法。对采集的植物叶部病害图像,利用GrabCut算法对其进行背景分割,去除田间复杂环境背景;对其采用中值滤波和图像锐化处理,以尽可能保留图像的病害区域和边缘细节;再对处理后的图像,分别转换到基于生理特性的Lab颜色空间和YUV空间,结合Otsu方法,分别对图像的Lab灰度图及YUV空间的单通道灰度图进行二次分割;对二次分割的两幅图进行与操作,将其转换到RGB空间,即可得到最终的分割结果。利用该方法对常见的大豆、玉米、油菜、黄瓜等多种植物常见的多种叶部病害彩色图像进行了分割试验。结果表明,该方法取得了比较精确的分割图像,并且在抗噪性能、边缘细节保护和分割效率等方面也有很好的效果。     

基于图像处理技术的甜瓜叶片病斑定级方法研究

为解决农业生产中记录和分析作物叶片病斑等级繁琐及无法自动化的问题,采用非固定拍摄平台田间实拍的方式,通过优化传统图像处理流程中的图像增强、图像几何变换、图像切割等流程,开发了一套基于图像处理技术的病斑定级系统,实现了简化操作参数输入,快速自动化获取病斑等级的目的。甜瓜叶片试验表明:基于图像处理的方式对叶片及病斑进行分析,其面积离散度小于0. 5%,病斑离散度小于5. 5%,能够可靠地描述病斑与叶片之间的面积比例,从而对植物叶片病斑进行定级,为科学防治和病害危害程度评价提供科学依据。     

基于混合颜色空间和双次Otsu的黄瓜靶斑病图像分割

为快速、准确地分割黄瓜叶部病害图像,提出一种基于混合颜色空间的双次Otsu算法。算法根据病害图像各部分的颜色特征,首先选取原始彩色图像的R分量进行初始Otsu分割和形态学相关操作,将R分量图分割为背景类和非背景类;然后选取非背景类图像的Cr分量进行第2次Otsu操作,将非背景区域分割为正常叶子类和病斑区域类,得到最终的分割结果。将该算法应用于黄瓜靶斑病图像的分割中,并与R_Otsu算法、H_Otsu算法以及图切割算法进行比较。试验结果表明:与对比算法相比,本算法在分割精度及处理速度2方面的综合分割性能最优,错分率均值和方差分别为2.12%和0.08%,平均处理时间0.2s,算法对光照变化具有一定的鲁棒性。本研究算法可为自然光照条件下黄瓜病害图像实时、准确分割提供技术参考。     

基于显著性检测与模糊C均值聚类算法的叶片病斑区域提取方法

针对自然场景下获取的叶片病斑图像,提出利用图像显著性检测与模糊C均值聚类方法相结合的叶片病斑区域提取方法。首先,利用SLIC(simple linear iterative clustering)方法结合马尔科夫吸收链进行图像显著性检测,获取显著图,实现符合视觉特征的显著区域检测;其次,利用模糊C均值聚类算法对显著图进行分割,进而获取二值化后的叶斑图像;最后,结合原始图像获取最终叶片病斑区域。试验结果表明,叶片病斑区域提取比较准确,满足病斑进一步处理和分析的要求。     

基于HSI颜色模型的杂草与 土壤背景分割方法研究

针对杂草识别中如何将杂草与土壤背景分离问题,提出了利用HSI颜色模型中的H分量分割杂草和土壤背景的方法:该方法首先把RGB彩色空间转换到HSI彩色空间,然后根据色度分量(H)确定阈值将灰度图像转化为二值图像,并在此基础上进行适当腐蚀、膨胀,实现了杂草和土壤背景的准确分割.实验结果表明,该方法的准确率达到90%,验证了该...     

基于机器视觉的三七叶片病斑识别

黑斑病和圆斑病是三七发病率较高的2种病,传统的识别方法是通过人工来进行的,该识别方法效率低并且需要依赖有经验的工作人员,因此不能大规模推广。利用图像识别技术来进行病害的分类,并运用投影主要边缘分布(projected prcipal-edge distribution,简称PPED)算法结合机器学习中的聚类算法k-means++进行图像特征提取。该方法具有速度快、识别率高等优点,能够协助农耕人员进行有效的三七病害识别。     

基于小波滤波与自适应阈值分割算法的玫瑰叶片病斑提取研究

针对玫瑰叶片白粉病病斑分布离散、无序且边缘细节复杂、传统图像分割算法提取病斑困难等问题,提出了一种基于小波滤波与自适应均值阈值分割（WT-AAT）的叶片病斑图像提取算法。首先,为了去除原始图像噪声,使用二维离散哈尔小波变换将图像进行二层小波分解,并依据高、低频子图像自动提取噪声系数,进而设定滤波阈值;然后,将高于阈值的噪声系数置零,并逆序对每层进行小波重构,最终生成等尺度的去噪图像;最后,采用可滑动窗口分割算法对去噪图像进行自适应分割,再根据子图的灰度均值设定二值化阈值,在二值化处理的基础上析取白粉病病斑。结果表明,与WaterShed、Prewitt、Otsu等传统分割算法相比,WT-ATT的像素漏警率的降低率分别为18%、18%和6%,说明该方法能够较为准确地分割出病斑,并达到良好的病斑辨识效果。     

基于改进遗传算法的作物叶片病斑分割算法

基于改进遗传算法提出了一种作物病害叶片病斑图像分割算法。首先,将病害叶片图像运用分层抽样得到若干子样本。在每个子样本中运用改进遗传算法极大化样本的均值与方差比;其次,基于获得的样本信息对阈值数目和阈值进行自动预测;最后,利用一种确定性算法对阈值数和阈值进行进一步优化。结果表明,该算法无需考虑叶片图像的纹理和分割数等先验信息,具有较高的易用性,能获得较准确的叶片病斑图像。     

基于3种不同颜色空间的作物行提取方法比较研究

作物行检测是精准农业和自动导航的关键。为研究不同颜色空间作物行提取方法克服光照条件变化影响的性能，综合比较不同方法的优劣情况，选取归一化RGB颜色空间提取ExG分量方法(ExG分量法)、HSV颜色空间提取H分量方法(H分量法)、CIE-Lab颜色空间提取a分量方法(a分量法)3种方法，分别在阴天和晴天2种光照条件下进行了详细分析和比较。结果表明，ExG分量法和a分量法在阴天和晴天环境都具有可行性且基本能够满足实际需求；H分量法仅在阴天环境下具有可行性且基本能够满足实际需求，在晴天环境下无法完全准确分离作物和土壤。分析得出，阴天环境下综合比较优劣结果为a分量法>H分量法>ExG分量法，晴天环境下综合比较优劣结果为a分量法>ExG分量法。     

基于机器学习和多颜色空间的冬小麦叶片氮含量估算方法研究

[目的]基于冠层图像可见光颜色分量进行冬小麦叶片氮含量(leaf nitrogen concentration,LNC)估算的算法研究,旨在为构建LNC估算模型提供方法借鉴。[方法]用Olympus E-620单反相机采集不同种植条件(2个品种、2个种植密度、3个氮处理)下2年生育期(2013年和2014年)的小麦冠层图像。基于H颜色分量的K-means聚类分割冠层图像,分别提取3个颜色空间HSV、L~*a~*b~*和RGB的3种基础颜色分量值,作为输入参数;分别使用多元线性回归(multivariate linear regression,MLR)、支持向量回归(support vector regression,SVR)、随机森林(random forest,RF)构建LNC估算模型,以决定系数R~2和均方根误差(root mean square error,RMSE)为评价指标;10×10嵌套交叉验证法分析3个颜色空间下各算法模型的拟合能力与泛化性能。[结果]单颜色空间下,3个算法模型的拟合与泛化性能以HSV空间下最优,L~*a~*b~*空间下其次,RGB空间下表现最弱;其中,RF拟合能力最强,但方差主导了泛化误差,模型过拟合;SVR拟合能力弱于RF,优于MLR,但该模型泛化性能最优;MLR拟合能力最弱,且偏差主导了泛化误差,模型欠拟合且受噪声干扰。融合3个颜色空间9种基础颜色分量的多颜色空间,3个模型拟合与泛化性能相对单颜色空间均更优,其中RF模型最优。与最优单色空间HSV相比,RF在训练集上R~2提高2.67%,RMSE降低11.59%;测试集上R~2提高7.57%,RMSE降低11.49%。多颜色空间下RF较SVR拟合更优,且泛化性能有效提升,提升比例高于SVR。[结论]基于3种算法构建的LNC估算模型,在融合3个颜色空间的9个基础颜色分量多颜色空间下,RF拟合与泛化性能最优,可为估算冬小麦LNC提供方法参考。     

基于HSI空间的生长状态下茄子图像的分割方法

茄子识别是茄子采摘机器人视觉系统的关键技术,利用Matlab软件中的图像处理函数,将在自然光照条件下拍摄的大棚中成熟茄子图像进行分割。对H、I通道分别进行自动阈值法和固定阈值法分割,将分割后二值化图像进行逻辑与运算,获得最终分割结果。去除噪音部分,使用形态滤波的开运算消除图像中其他的噪音部分。结果表明,该分割方法正确率大于91%,是一种较实用的茄子分割算法。     

基于神经网络的大豆叶片病斑的识别与研究

综合运用计算机数字图像处理技术与人工神经网络技术,建立了一个多层BP神经网络,实现了大豆叶片中病斑的自动识别与特征计算。首先通过计算机视觉技术采集叶片图像。其次,采用BP神经网络完成了对病斑图像的识别。最后,运用数字图像处理技术完成了对病斑区域相关特征值的计算。实验证明,该方法能有效地识别出病斑区域,识别率可达100%。该研究为将来病种的识别提供了理论依据。     

大棚黄瓜叶片多角病斑的识别

大棚黄瓜在生长发育过程中,由于霜霉病、细菌性角斑病的发生和生理充水等原因,常在叶片上形成多角病斑.其症状共同点是发生初期均为小斑点,中后期形成多角病斑.虽然症状非常相似,但也有不同之处.因此在生产上要加以识别,以便采取相应的措施.……     

四季锦带黑斑病病斑在叶片上的空间分布及抽样技术

对长春市四季锦带(Weigela florida)黑斑病病斑在叶片上的空间分布型进行了研究。结果表明:四季锦带黑斑病病斑在叶片上的空间分布型为聚集分布,分布的基本成分是个体群。四季锦带黑斑病的理论抽样数研究表明,在常见的发病条件下(每片叶上的病斑数1~5个),调查820~1 700片叶片,可获得较为精确的调查结果;在常见的发病条件下(每片叶上的病斑数1~5个),调查90~190片叶片,可获得大体精确的调查结果。制定了指导防治工作的序贯抽样检索表。     

基于植物叶片图像的植物病害检测方法

对植物病害准确、快速的识别是对植物病害采取防治措施的基础,同时对灾害评估也具有积极意义。在判别局部保持映射(DLPP)的基础上,提出了1种植物病害识别方法。该方法试图找到1个映射矩阵,使得高维数据映射后,在低维子空间同类样本之间的距离最小,而异类样本之间的距离最大,由此提高算法的识别率。采用该算法对3种常见玉米叶部病害的图像进行分类试验,并与其他植物病害识别算法进行比较。结果表明,DLPP对玉米病害的识别是有效可行的,识别精度高达85.5%。     

高效提取3种不同类型植物叶片色素的方法

旨在探索不同提取方式对不同类型叶片色素的提取效果。以中华蚊母树、栀子树和油麦菜的叶片作为3种不同类型的试验材料,分析溶剂、温度、时间、光照强度及叶片与溶剂的质量体积比对3种不同类型叶片色素提取效率的影响。结果表明,浸提时间、温度和光照强度等因素均会不同程度地影响叶片组织中色素的提取。不同类型叶片色素的提取均以液氮法(MLN)提取效率最高。该法对油麦菜叶片色素的提取可完全避免光照,减少色素降解,色素提取时间缩短至5min;对中华蚊母树和栀子树叶片,研磨提取的时间较短且更加充分,色素提取效率高,整个提取过程不超过10min。MLN操作简便、耗时短、效率高、测定结果稳定,可用于科研工作和工业生产中对植物叶片组织色素的快速提取与精确测定。