基于深度学习的无人机土地覆盖图像分割方法

编制土地覆盖图需要包含精准类别划分的土地覆盖数据,传统获取方法成本高、工程量大,且效果不佳。提出一种面向无人机航拍图像的语义分割方法,用于分割不同类型的土地区域并分类,从而获取土地覆盖数据。首先,按照最新国家标准,对包含多种土地利用类型的航拍图像进行像素级标注,建立无人机高分辨率复杂土地覆盖图像数据集。然后,在语义分割模型DeepLab V3+的基础上进行改进,主要包括:将原始主干网络Xception+替换为深度残差网络ResNet+;引入联合上采样模块,增强编码器的信息传递能力;调整扩张卷积空间金字塔池化模块的扩张率,并移除该模块的全局池化连接;改进解码器,使其融合更多浅层特征。最后在本文数据集上训练和测试模型。实验结果表明,本文提出的方法在测试集上像素准确率和平均交并比分别为95. 06%和81. 22%,相比原始模型分别提升了14. 55个百分点和25. 49个百分点,并且优于常用的语义分割模型FCN-8S和PSPNet模型。该方法能够得到精度更高的土地覆盖数据,满足编制精细土地覆盖图的需要。     

基于深度学习的无人机水田图像语义分割方法

为高效获取水田信息提高精准农业应用水平,提出一种基于深度学习的无人机水田图像语义分割方法。首先,采集无人机水田图像并制作一套高分辨率水田数据集,使用双边滤波去除图像噪声;然后,通过调整编码器获取更为细致的田块边界特征信息;最后,改进解码器融合更多浅层特征并采用深度可分离卷积解耦图像深度信息与空间信息,获得改进网络结构的DeepLabv3+模型。试验结果显示,改进模型的像素精度和平均交并比分别为96.04%和85.90%,与原始模型相比提升2.09%和4.66%;与典型的UNet、SegNet和PSPNet语义分割模型相比,各项指标均有不同程度的提高。本文方法能够实现准确、高效的水田分割,为进一步获取水田边界定位信息和构建高精度农田地图提供重要基础。     

基于Lab颜色空间的非监督GMM水稻无人机图像分割

为解决传统水稻冠层图像分割算法性能在很大程度上依赖于训练数据集的质量,且分割效果易受田间多变光照强度影响,导致水稻生产参数估计精度不高等问题,提出一种基于Lab颜色空间的非监督贝叶斯方法,用于田间水稻无人机图像分割.模型参数从每个独立、未标记的无人机图像直接学习获得,无需训练.不同图像会有不同的模型参数,该算法能够适应...     

基于颜色特征的桔子树干图像分割方法

根据桔子树干颜色的特点,提出了一种图像分割方法。首先,利用颜色特征定位ROI;然后,计算该区域的颜色特征向量提取桔子树干;最后,对不连续的桔子树干区域利用数学形态学方法进行自动修补。实验结果表明,该方法能够有效地提取出桔子树干,并确定其质心和面积,算法的平均识别率达到了86.93%。     

基于颜色特征的牧草图像分割方法研究

针对自然光照条件下牧草图像的分割问题,分别研究了在RGB颜色空间和HSI颜色空间中牧草颜色特征的提取。在RGB颜色空间中,利用2G-B色差特征得到牧草和背景差值最大的色差灰度图像,使用最大类间方差图像分割法对色差灰度图像进行了图像分割。在HSI颜色空间中,根据牧草H分量的分布特点,使用模糊C-均值(FCM)的彩色图像分割方法对牧草的彩色图像进行了有效分割。实验表明,基于HIS彩色空间H色调的FCM方法对牧草的分割能够取得比较理想的效果,经二值化处理后得到的牧草轮廓要比基于2G-B色差特征的最大类间方差分割方法得到的牧草轮廓更加完整。     

基于无人机遥感图像纹理与植被指数的土壤含盐量反演

基于无人机遥感技术获取农田土壤盐分信息为盐渍化治理提供了快速、准确、可靠的理论依据。本文在内蒙古河套灌区沙壕渠灌域试验地上采集了取样点0～20cm的土壤含盐量,并使用M600型六旋翼无人机平台搭载Micro-MCA多光谱相机采集图像。利用Otsu算法对多光谱图像进行图像分类（土壤背景和植被冠层）,基于分类结果分别提取剔除土壤背景前后的光谱指数和图像纹理特征,采用支持向量机（SVM）和极限学习机（ELM）构建土壤含盐量监测模型,其4种建模策略分别为:未剔除土壤背景的光谱指数(策略1)、剔除土壤背景后的光谱指数(策略2)、未剔除土壤背景的光谱指数+图像纹理特征(策略3)、剔除土壤背景的光谱指数+图像纹理特征(策略4),通过比较4种建模策略的模型精度以筛选出最优变量组合。结果表明：策略3、4所计算出的土壤含盐量反演精度高于策略1、2,策略1~4验证集决定系数R2v分别为0.614、0.640、0.657、0.681,因此利用图像纹理特征+植被指数对提高土壤含盐量的反演精度有重要意义。对比策略3、4,图像纹理特征+植被指数受到土壤背景的影响,策略4精度低于策略3精度,其R2v分别为0.614、0.657;各变量处理的最优模型均为ELM模型,建模集R2c分别为0.625、0.644、0.618、0.683,标准均方根误差分别为0.152、0.134、0.206、0.155。相比于SVM模型,ELM模型提高了土壤含盐量的反演精度。     

基于颜色与形状特征的甘蔗病害图像分割方法

根据甘蔗苗期赤腐病和环斑病图像的特点,提出了一种甘蔗病害图像分割方法.首先利用颜色特征2G-R-B和2R-G-B提取出病斑和土壤等非绿色植物类.然后采用面积阈值分割法排除部分土壤等非绿色植物类连通区域.最后利用链码计算剩下的病斑和土壤等非绿色植物类连通区域的形状特征,根据区域的宽度、矩形度和圆度分离出病害病斑.实验结果表明,该算法能有效提取出赤腐病和环斑病病斑,对环斑病图像分割正确率达93%,对赤腐病图像分割正确率达95%.     

水稻穗肥应用效果的试验研究

水稻产量与我国的社会基础生活以及温饱有直接的关系,杂交水稻技术的研究大大提高了水稻的产量以及生产质量,为了优化杂交水稻的施肥技术,保障施肥期间的产量以及质量构成,本文对水稻穗肥与产量之间的关系进行了研究,分析如何控制水稻施肥的最佳时期,如何兼顾水稻的生产质量,在水稻穗肥增产管理的过程中,兼顾保护,发挥水稻高产的优势,切...     

基于形状特征的棉花异性纤维图像分割方法

棉花中的白色异性纤维与背景相近,现有的算法很难识别出来.为此,在使用透射光增加异性纤维和棉花背景的灰度差的基础上,提出了一种利用形状特征来分割异性纤维的算法;同时,在自适应局部阈值处理的基础上,利用骨架的走向对间断的纤维进行修补,最后根据几何特征过滤图像中的噪声.实验结果表明,该方法能够有效地分割出异性纤维.     

基于全卷积神经网络的云杉图像分割算法

以云杉为研究对象提出了应用全卷积神经网络（Fully convolutional networks,FCN）分割图像的算法。利用无人机采集图像,标注470幅云杉图像,其中300幅组成训练集,170幅组成测试集,标注90幅樟子松图像作为附加测试集。以VGG16为基础建立云杉分割FCN模型,利用Tensorflow框架实现和训练网络,通过共享权值和逐渐降低的学习速率,提高FCN模型的训练性能。选择像素精度（PA）、均像素精度（MPA）、均交并比（MIoU）和频权交并比（FWIoU）4个语义分割评价指标评价测试结果。FCN模型分割云杉图像,PA和MPA达到0.86,MIoU达到0.75,FWIoU达到0.76,处理速率达到0.085s/幅,有效地解决了光照变化、云杉个体差异、地面杂草干扰和植株之间粘连的影响。与HSV颜色空间阈值分割以及K均值聚类分割算法比较,FCN模型的MIoU分别提高0.10和0.38。     

基于Sobel算子边缘检测的麦穗图像分割

单位面积麦穗数是小麦产量预测的一个重要参数,如何从图像上自动识别出麦穗数是测产的关键。为此,使用Sobel算子对麦穗图像进行边缘检测,使麦穗从混有少量杂草的模糊的背景中分割开,并与加权平均法、G分量法和最大值法处理后的图像进行了比较。随机选取麦穗无交叉的50幅图像样本,分别使用上述方法处理,Sobel算子法与其他3种方法相比,图像分割的总体耗时至少减少了10%。实验结果表明,Sobel算子对麦穗图像分割是有效的。     

基于HSV空间再生稻植株与土壤背景图像分割

针对再生稻收割机视觉导航的稻田图像分割问题,结合再生稻植株的生长特点和再生稻避莊的要求,利用相机于农田采集再生稻图片,结合RGB、HSV、YCr Cb空间中的常用灰度化因子,进行灰度化对比试验并分析其直方图特征,得出在HSV空间的S分量灰度化;采用最大类间方差法(Otsu)得到初步分割阈值T,经进一步分析为保留较完整的不同成熟度再生稻植株特征,加入修正因子-a得到阈值T-a对图像二值化;再通过数学形态学,面积法过滤等后续处理,形成收割机行走的左右边界区域。结果表明:处理1副像素419×310的图像平均耗时0.053 s,可满足今后的实时性要求,分割出的图像基本上反应了再生稻植株的走势特征,与人眼判断植株边缘位置基本相符合。     

基于改进Faster R-CNN的水稻稻穗检测方法

为了快速而准确地统计视频监测区域内的水稻穗数,提出了一种基于改进Faster R-CNN的稻穗检测方法.针对稻穗目标较小的问题,在Inception ResNet-v2的基础上引入空洞卷积进行优化;对于不同生长期稻穗差别大的问题,设计了针对标注框尺度的K-means聚类,为候选区域生成网络提供先验知识,从而提高了检测精...     

基于SfM的针叶林无人机影像树冠分割算法

利用无人机影像进行森林资源调查具有作业快速便捷、数据分辨率较高、影像细节丰富的特点,可较好地识别单木,获取树木位置、冠幅等信息。但是,厘米级的影像分辨率使基于光谱信息的传统分割算法在提取树冠时出现破碎化现象,产生过分割结果。同时,在非落叶季由于无人机影像难以观测到茂密林冠下层地形,故在地形起伏较大的林区难以实现基于树木冠层高度模型(CHM)的单木分割方法。针对上述问题,结合传统二维图像处理和SfM三维建模,提出了一种无需高度归一化的无人机影像树冠三维分割提取算法,首先利用SfM技术从高重叠航片建立三维表面模型,利用高程和图像信息检测初始树木位置,再采取kNN自适应邻域分水岭分割的方式对中心单木进行精确的树冠参数提取。在北京市百花山国家级自然保护区的落叶松林地进行了高分辨率无人机影像实验,采用正射影像目视解译结果和多种基于图像、点云的自动分割算法结果进行验证和评价。结果表明,本文方法对树木总体检出率在91%以上,冠幅提取精度在81%以上,优于传统的全局分水岭方法和其他树冠分割算法。     

基于支持向量机的植物图像分割

图像分割是计算机视觉领域的特别在小样本、高维情况下,具有较好的泛化性能.为此,以植物图像为例,结合数字图像处理技术,采用支持向量机法实现了植物叶片图像与背景图像的分割.实验证明,与传统的分割方法比较,该方法是高效和准确的.     

基于图像识别的无人机导航系统设计

无人机提高了农业生产效率,但作业性能受各方面因素的影响,而导航能力是重点关注的内容.图像识别技术通过分析图像中的大量信息来辨识目标,可以提高无人机的自动导航能力.固定翼无人机在飞行速度和高度上具有优势,进行农业信息监测和保险勘察时效率更高,但精准导航的难度较大.为此,设计了一个基于图像识别的无人机导航系统,以固定翼的航...     

基于弱监督数据集的猪只图像实例分割

在智慧养殖研究中,基于深度学习的猪只图像实例分割方法,是猪只个体识别、体重估测、行为识别等下游任务的关键。为解决模型训练需要大量的逐像素标注图像,以及大量的人力和时间成本的问题,采用弱监督猪只分割策略,制作弱监督数据集,提出一种新的特征提取骨干网络RdsiNet:首先在ResNet-50残差模块基础上引入第2代可变形卷积,扩大网络感受野;其次,使用空间注意力机制,强化网络对重要特征的权重值;最后引入involution算子,借助其空间特异性和通道共享性,实现加强深层空间信息、将特征映射同语义信息连接的功能。通过消融实验和对比实验证明了RdsiNet对于弱监督数据集的有效性,实验结果表明其在Mask R-CNN模型下分割的mAP_Semg达到88.6%,高于ResNet-50、GCNet等一系列骨干网络;在BoxInst模型下mAP_Semg达到95.2%,同样高于ResNet-50骨干网络的76.7%。而在分割图像对比中,使用RdsiNet骨干网络的分割模型同样具有更好的分割效果：在图像中猪只堆叠情况下,能更好地分辨猪只个体;使用BoxInst训...     

基于分形理论的树木图像分割方法

提出用分形维数和颜色对树木图像进行分割的方法，分割时用双毯法计算分形维数，用颜色、强度、局部分维、边界边缘等特征组合的方法进行区域生长。试验表明，基于分形理论对树木图像进行分割是一种非常有效的方法。