基于MATLAB获取甜菜冠层图像信息的研究

采用数字图像处理技术对作物进行氮素营养诊断已经成为主要技术之一。由于应用数字图像技术进行营养诊断需要前期数据支持,本文研究了基于MATLAB的图像预处理方法,图像分割方法,对原始RGB图像进行了有效的提取。使用MATLAB编程,首先对原RGB图像应用中值滤波法对原图像进行去噪处理,再进行后续图像分割工作,采用Otsu阈值分割方法去除阴影图像,利用HIS颜色模型中H通道图像选取特定阈值进行土壤分割,利用YCbYr颜色模型中Cb通道,选取Cb通道特定阈值进行白板阈值分割,最后得到只含有绿叶的RGB图像,再利用MATLAB编程统计得到绿叶所有像素点的R、G、B平均值,为后续甜菜营养诊断提供数据支持,创造了可行的前提条件。     

基于分水岭算法的绿色作物与背景分割研究

分水岭算法作为彩色图像分割手段的一种方法,具有运算简单,性能优良,能较好提取运动对象轮廓和准确得到运动物体边缘等优点。应用分水岭算法研究了绿色作物及其背景的分割,首先通过数码相机拍摄的一幅640×480田间青菜真彩色图像,在matlab中采用分水岭分割算法处理图像后提取其绿色分量,再用数学形态学闭运算处理后可以较好地分割绿色作物与背景。针对结果中存在的过分割现象,采用先计算图像的形态学梯度,再用分水岭算法分割可以使结果得到有效改善。     

枸杞叶部病害图像分割方法研究

枸杞病害图像分割是准确识别枸杞病害的前提,本文以枸杞白粉病叶片图像为研究对象,通过对预处理后的图片分别进行OTSU分割和边缘提取,然后将两种图像进行或运算得到目标图像,得到了较好的分割效果,为后期的枸杞病害准确识别奠定了基础。     

基于机器视觉的金鱼监测分割特征研究

金鱼监测是水体环境监测的新手段。研究了H、r和R3种用于金鱼监测的分割特征,试验结果表明r特征的分割效果较好。     

自然光温室草莓叶片图像边缘提取的新多尺度分析算法

本研究提出了一种基于四级daubechies 5('db5')小波分解提取自然光温室中草莓叶片图像边缘的新算法。该算法对不同尺度的重建图像采用不同的分割和运算方法,以去除叶片目标边缘的外部背景和内部纹理干扰。这种方法有两个优势:一是从不同的尺度空间来获取相应映射区域的重建图像,可以为相应的各层空间区域提供不同的图像抽象特征。另一方面,在某个尺度空间中特定映射区域的某些图像特征难以获得,而其它尺度空间中特定映射区域的这种特征则容易得到。在本文中对不同尺度重建的图像处理时,主要采用Otsu阈值分割获得不同尺度重建图像得到相应空间位置的二值图像区域,并用canny分割不同尺度相应映射区域的重建图像获取相应空间位置的准确梯度的边缘,并通过不同尺度空间相应映射区域的两种分割的综合,得到精确完整的叶片边缘。但是由于草莓叶片图像各自不尽相同,自然光温室的光辐射和反射环境下叶片图像的局部非均匀照度,导致canny边缘提取会产生大量非叶片边缘的伪边缘,所以必须对在不同尺度之间相应的空间映射区域内的重建图像,进行分割处理和边缘提取处理,对其结果进行跨尺度的形态学和逻辑运算,用以避免叶片图像的canny伪边缘造成叶片的内部分割不完整碎片和叶片内部区域与叶片外部区域的粘连。为此,本研究将尺度重建叶片图像的canny伪边缘分为三类。第一类canny伪边缘是第一层小波分解重建的叶片图像边缘外部区域的canny伪边缘。第二类和第三类canny伪边缘在第三层小波分解重建图像的第一次Otsu分割的前景区域中。这两类映射区域中canny伪边缘都是映射第一层小波分解重建图像的相应空间区域的canny边缘,只是利用了第三层小波分解重建叶片图像的第一次Otsu分割的前景区域,通过分类划分该区域对canny伪边缘进行分类处理。其中第二类canny伪边缘的区域是通过以第三层小波分解重建图像的第一次Otsu分割得到的前景区域作为掩模,对第三层小波分解重建图像进行第二次Otsu分割获得的亮度突出的叶片图像边缘内部前景区域;第三类canny伪边缘的区域同样是通过以第三层小波分解重建图像的第一次Otsu分割得到的前景区域作为掩模,对第三层小波分解重建图像进行第二次Otsu分割获得的叶片图像边缘内部区域内灰度差异明显的背景区域。本文根据多尺度重建图像的区域类别划分,构造了针对这三种不同区域的纹理特征的不同处理方法,得到了完整的、无干扰的精确的叶片canny边缘。最后,对多尺度方法进行了简化,给出了温室草莓叶片自然光的有效分割算法。     

基于机器视觉的苹果果袋检测方法

针对机械手摘除苹果果袋时的图像识别问题,提出了一种通过转换颜色空间的分割算法:将RGB颜色空间的图像转换到L*a*b*颜色空间,进行自适应阈值分割、去噪、面积提取等处理后,获得果袋分割后的图像,并计算出果袋的重心坐标。实验结果表明,当果袋遮挡面积不大于果袋总面积的25%时,重心坐标水平方向误差≤10.5 mm,垂直方向误差≤8.8 mm,满足机械手进行果袋摘除的定位要求。利用该方法进行果袋图像分割可解决光照强度对图像检测影响的问题。     

基于ECLDeeplab模型提取华北地区耕地的方法

准确提取耕地信息对农业资源调查、遥感估产以及灾害监测等具有重要意义,从遥感图像中提取耕地的信息属于图像识别和分类的问题,目前深度学习是非常适合的方法。以语义图像分割(Deeplab)模型为基础,选择耕地为提取目标,建立了一种从高分2号遥感影像上提取耕地信息的方法耕地提取语义图像分割(ECLDeeplab)。首先分析了耕地在高分2号遥感影像上的表现特点;其次依据耕地的具体特点对Deeplab的结构进行调整,形成了能够提取耕地的网络结构;最后用训练成功的网络进行提取耕地,得到精度较高的分割结果。应用方法对山东省肥城市的2016年12月至2017年3月的10幅影像进行了试验,试验结果表明,该方法获取的耕地精度为88.3%,提取耕地信息得到了较好的结果。     

基于神经网络和图像颜色、形状特征的绿色苹果图像分割

图像分割是苹果采摘机器准确识别和定位苹果的关键步骤.本研究首先采用线剖面方法对采集的苹果图像针对颜色特征进行分析,提出了利用颜色特征R-B的色差法对青果期苹果图像进行初步分割.在利用分割后的图像提取图像区域的形状特征(面积、周长、圆形度、离心率等).然后将得到的8个形状特征作为BP神经网络的输入量,随机选取一定数量的样本图像作为BP神经网络的训练样本图像和验证样本图像.样本图像经过BP神经网络训练后,建立了绿色苹果图像的分割模型.通过BP神经网络分割后的苹果图像,果实识别率高达89.3％,分割效果良好.     

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。     

基于云模型的图像分割

数字图像处理中图像分割有着非常重要的地位,分割结果直接影响图像处理的效果。常用的图像分割算法几乎都是基于确定性方法的,但是在图像信息处理过程中存在着不确定性。因而,降低提取信息的不确定性的研究成为图像分割中重要的研究方向。采用云模型来描述论域空间中不确定的数据元素。实验表明,由于云模型能对概念的不确定性很好地表达和降低概念分层的不确定性,这使得图像分割中存在的不确定性问题能得到很好地、有效地处理。     

杂草识别中图像分割技术的研究进展

总结近年来杂草图像分割研究中分割特征、分割算法、环境因素的影响、分割结果应用等方面的研究进展,并提出今后相关技术的研究方向。     

基于局部二值拟合模型的板材表面节子与虫眼的图像分割

为了更好地对板材表面的节子和虫眼进行快速有效的分割,对局部二值拟合（local binary fitting,LBF）模型进行了深入研究,从而提出一个改进的 LBF模型,即在LBF模型的基础上,添加一个新的水平集线性正则化项,与此同时引入一个以高斯函数为核函数的局部二值拟合能量。改进算法能够克服LBF模型的分割缺点,使得分割过程对初始轮廓的大小和位置不敏感,同时增强算法的抗噪性,能够分割出灰度不均匀的图像。经实验验证,该算法可以比较完整地提取出单一目标和多目标的板材节子和虫眼的图像,以及对应得出与缺陷图像相对应的水平集演化图像。图21表1参15     

水稻表层根系图像分割算法研究

水稻根系形态特征的定量研究对于改进农田管理方式、水稻品种选育和遗传改良等具有重要意义。近年来,随着表型组技术迅速发展,利用图像处理技术对水稻根系生长情况进行测量和分析,同时配合施肥、灌溉、光照、温控等环境监控技术已成为水稻育种和功能基因组研究新型技术手段,而根系图像分割技术是进行后续表型组学分析的重要基础之一。由于生长在土壤中的水稻根系图像具有对比度低、信噪比低、纹理复杂的特点,分割十分困难。针对此问题,研究了主干-分支连接算法、基于形态特征的局部阈值分割算法和基于形态特征的自适应阈值分割算法,对生长在土壤中水稻根系图像进行分割处理和比较。实验结果表明,主干-分支连接算法虽然保留了大量细节,但是受噪声影响严重,其结构略显杂乱,毛刺现象严重;基于形态特征的局部阈值分割算法能保留更多根部的细节,但轮廓断裂的现象比较严重;自适应阈值分割算法分割的图像根系连续性较好,毛刺现象也得到了抑制,但是细小的须根无法保留。最终将两种算法结合起来,提出一种适用于水稻表层根系图像分割的综合算法,则可以获得较为理想的分割结果,为后续水稻根系性状提取奠定了重要基础。     

基于线结构光视觉的番茄重叠果实识别定位方法研究

为实现番茄自动化采收,针对温室光照条件多变、背景复杂及果实簇生遮挡的特征,构建了基于线结构光视觉的番茄果实识别定位视觉系统,并提出了一种针对簇生重叠果实的区域分割方法。在(2R-G-B)色差模型下利用动态阈值分割,提取成熟果实区域;计算亮度渐变梯度向量,采用灰度重心法提取结构光条纹中心线;基于线结构光立体测量原理,在光条纹扫描视场过程中实时获取成熟果实表面三维信息,并映射形成果实表面与相机光心距离深度图像,实现簇生重叠果实区域的立体分割;基于果实表面激光条纹点空间坐标拟合果实外接球体,获取果实形态和空间坐标信息;试验结果表明,视觉系统单次识别测量耗时2.8s,果实直径测量误差小于6mm,果实与摄像机中心距测量误差小于8mm。     

基于目标深度分析的鱼体生长在线测量系统

针对我国水产养殖中无法实时在线无接触的自动估测鱼体重量的难题,利用水下摄像头获取鱼体的双目图像,针对水下图像的复杂性进行优化,通过深度学习网络YOLACT对图像进行实时分割,通过自定义约束条件筛选的确信特征点完成左右图像匹配,最后计算出鱼体深度,从而复原实际鱼体大小。并对鱼体在水下不同深度进行了测量准确性测试,结果表明在70cm处存在测量最优值,长度和宽度误差分别为6.5%和5.75%。本研究为实现水产养殖中的个体实时无接触生长监测,从而形成闭环的物联网化生产模型提供了一种可行方案。     

基于脉冲耦合神经网络的粘连玉米种子图像分割

为解决玉米种子内部机械裂纹检测过程中存在的种子间粘连问题,提出一种基于自适应脉冲耦合神经网络(Pulse coupled neural net)模型与熵值最大原则相结合的图像分割算法。运用直方图均衡化和布特沃斯低通滤波器进行频域增强预处理,以提高玉米种子与图像背景的对比度;运用PCNN模型,结合最大熵值原则对预处理后的粘连玉米种子图像进行分割,并引入图像像素的拉普拉斯能量(Energy of laplace)作为PCNN网络各神经元之间的连接系数,以增强图像分割效果;采用维纳滤波和数学形态学对分割后存在的噪声和断点进行处理,得到最终的分割效果。试验结果表明:PCNN与熵值最大原则相结合的图像分割算法的分割准确率为92.5%,运行时间为1.166 2s,分割准确率高于改进分水岭算法、OTSU算法和最大熵直方图分割算法,用时略长于其他分割算法。     

棉田复杂背景下棉花叶片分割方法

【目的】解决棉田复杂背景下棉花叶部病害快速识别问题,为提出一种快速提取棉花植株和分割棉花叶片的方法。【方法】通过棉花植株的RGB颜色特征将植株与土壤进行分离,结合形态学处理技术和彩色分割方法,将植株的茎秆去除,保留棉花叶片部分;分别使用广度搜索分割算法、分水岭分割算法和轮廓搜索分割算法,对棉花叶片图像进行分割提取。【结果】基于广度搜索的分割算法将叶片轮廓搜索出来与原图融合分离出叶片,该算法对于图像结构简单的情况分割效果较好,通过对应的drawContours函数将每个轮廓画出,再与原图定位,将叶片的完整信息也轮廓结合,实现叶片的分离。【结论】基于距离变换的分水岭分割算法存在过分割问题,基于广度搜索分割算法与边缘检测结合对于叶片结构清楚图像分割效果显著,与轮廓搜索算法相比,后者的适用性更广,提取的轮廓层次结构也清楚,分割效果最佳。     

基于K均值聚类和数学形态学的小麦彩色图像分割

对小麦植株图像进行分割,是将机器视觉技术应用到动态监测小麦生长状况的基础.采用K均值聚类和数学形态学相结合的方法进行分割,充分利用了小麦植株颜色和背景颜色的差异.首先根据图像色彩对图像进行聚类,然后对聚类后的图像进行形态学开运算,实现了小麦植株与背景的分离,并达到了较好的效果.     

最大方差比图像分割算法的一种改进——以前磁曲线图像为例

在经典的最大方差比图像分割算法的基础上,以油田前磁曲线图像为例,提出一种新的适应于前磁曲线图像分割方法。通过对油田前磁曲线图像的处理效果来看,该算法比经典的最大方差比图像分割算法有更好的分割效果。该算法不仅仅对前磁曲线图像有效,对具有与其相似直方图的图像,均可用该算法进行图像分割。