CN105472553A - 基于移动终端的植物识别方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种植物识别系统，包括移动终端和云端服务器。移动终端包括图像获取单元、坐标定位单元、无线传输单元、处理单元、存储单元、触摸显示屏，云端服务器包括检索服务器和植物信息数据库。能够有效快速的识别未知植物。本发明还提供了一种植物识别方法。

Description

基于移动终端的植物识别方法和系统

技术领域

本发明涉及图像处理、检索和识别领域，具体涉及一种基于地理位置的植物识别方法。

背景技术

目前，城市绿化中有很多植物，现有技术中人们获得植物名字等相关信息的方式通常是浏览植物的铭牌。但是，通过铭牌介绍植物名字等情况至少存在以下不足：

第一、铭牌具有较高的制作成本和管理成本，各项资源消耗巨大；

第二、由于植物数量越来越多，不可能制作覆盖全部植物的名牌。

也有一些地方通过二维码扫码的方式获取植物的名字等信息，但是二维码相当于电子铭牌，虽然成本有所降低，但是也存在普通铭牌的不足。而且，二维码容易受到自然环境的影响而被磨损、侵蚀，导致无法扫描。

此外，由于我们不清楚植物的名称，也就无法使用现有技术中的搜索工具(例如百度)来获取包括植物名称在内的相关信息。

随着图像处理技术和检索技术的发展，现有技术中也存在完全根据图像进行检索(而不仅仅是类似Baidu那样根据图像的说明性文字进行检索)的搜索引擎和搜索方法。但是这些搜索方法的主要不足在于：图像检索比文字检索耗时量要大几个数量级，并不适合大数据情况下的检索。但毕竟图像检索为获取植物信息提供了一个方向。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种植物识别系统，包括移动终端和云端服务器。移动终端包括图像获取单元、坐标定位单元、无线传输单元、处理单元、存储单元、触摸显示屏，云端服务器包括检索服务器和植物信息数据库。能够有效快速的识别未知植物。本发明还提供了一种植物识别方法。

附图说明

图1是本发明的植物识别系统的结构图。

图2是本发明触摸显示屏显示检索结果的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的植物识别系统，包括移动终端和云端服务器。移动终端包括图像获取单元、坐标定位单元、无线传输单元、处理单元、存储单元、触摸显示屏，存储到单元中保存有坐标-位置映射表。

优选的，图像获取单元为摄像头。

优选的，坐标定位单元为GPS单元。

优选的，无线传输单元为WIFI单元或支持2G、3G、4G和/或5G移动数据单元。

优选的，存储单元为在掉电情况下也能存储数据的存储单元。例如Flash、存储卡、固态硬盘或磁盘等。

优选的，移动终端为智能手机。

可选的，移动终端中还包括海拔测量单元，用于获取当前移动终端的海拔高度。

云端服务器为远程服务器，其进一步包括检索服务器和植物信息数据库。检索服务器用于根据云端服务器接收的信息，在植物信息数据库中进行检索，并获得检索结果。植物信息数据库用于存储植物信息。

植物信息包括植物拉丁名称、植物常用名称、植物常见地理位置、叶片正视图、花瓣正视图、植物简介；对于不能够开花的植物，花瓣正视图的值为NULL。

可选的，植物信息中还包括植物生存的海拔信息。

基于图1所示的植物识别系统，本发明还提供了一种植物识别方法，包括以下步骤：

步骤S100：用户通过移动终端的图像获取单元获取植物叶片或花瓣的正面图像。优选的，移动终端会对获取的正面图像进行预处理，以植物叶片为例进行说明，具体包括：移动终端识别出正面图像中的叶片颜色(通常为绿色，也会有香山红叶的红色或秋天时落叶黄色)，判断叶片颜色加减变化率之内的像素值的像素数量占正面图像像素数量的比例，如果该比例超过60％，则认为正面图像合格。但是，对于针叶，由于其比例通常不超过60％，因此预处理过程中还确定叶片颜色加减变化率之内的像素值的像素连续长度，如果该长度占正面图像长度的80％以上，也认为正面图像合格。否则提醒用户重新拍摄。

步骤S200：坐标定位单元获取移动终端所在的地理坐标。

步骤S240，可选的：海拔测量单元获取移动终端的海拔高度。

步骤S300：处理单元根据获取的地理坐标，在坐标-位置映射表中检索地理坐标对应的地理位置。

步骤S400：移动终端将地理位置和正面图像通过无线传输单元发送给云端服务器。

可选的，该步骤中，移动终端还将海拔高度一并发送给云端服务器。

可选的，该步骤中，移动终端还将用户针对该植物的描述信息一并发送给云端服务器。

步骤S500：检索服务器根据地理位置检索植物信息数据库的植物常见地理位置，获得第一检索结果集合。

步骤S540，可选的，当接收到移动终端同时发送的海拔高度数据时，检索服务器还根据海拔高度检索植物信息数据库的植物生存的海拔信息，并根据地理位置和海拔信息，获得第一检索结果集合。

步骤S600：检索服务器根据正面图像在第一检索结果集合中检索叶片正视图和花瓣正视图(显然，如果花瓣正视图为NULL，则不再检索花瓣正视图)；并根据正面图像和叶片正视图、花瓣正视图之间的图像相似度匹配程度进行排序，形成第二检索结果集合。

步骤S640，可选的：检索服务器根据移动终端同时发送的文字信息，在植物简介中进行检索，并根据文字相似度结合图像相似度进行相似度排序。

优选的，图像相似度所占权重为60％-80％，而文字相似度所占权重为20％-40％。小规模植物图像识别结果表明，图像相似度所占权重为74％，文字相似度所占权重为26％时，相似度前10为的检索结果中命中正确植物的比例最高。

显然，本发明建立了植物信息数据库，通过地理位置和海拔高度等信息进行检索条件的初次过滤，从而大大减少了需要比对的图像数量，提升了检索速度和效率。

步骤S700：检索服务器将第二检索结果集合中相似度大于第一阈值(经验阈值为70％)的检索结果作为第三检索结果，其他检索结果作为第四检索结果。

步骤S750，检索服务器将第三检索结果传输回移动终端。

步骤S800：移动终端接收到第三检索结果后，在触摸显示屏上显示第三检索结果。

步骤S900：如果用户在浏览第三检索结果时发现与正面图像一致的植物，则完成植物识别；否则进入步骤S1000。

步骤S1000：如果用户浏览第三检索结果中的所有结果后均没有发现与正面图像一致的植物，处理单元在触摸显示屏上向用户呈现类似“获取更多结果”等字样的操作按钮。

步骤S1100：当用户点击操作按钮时，移动终端向云端服务器发送再次获取检索结果的命令。

步骤S1200：云端服务器根据在此获取检索结果的命令顺次将第四检索结果集合中未传输的检索结果以按照相似度排序，以每次20条的方式传输给移动终端。

本发明的服务器根据相似度的高低顺次传输检索结果，有效避免了图像文件较大，占用较多带宽吞吐量的缺陷。

在本发明的另一实施例中，云端服务器中还包括缓存数据库，缓存数据库为植物信息数据库的部分内容镜像，其中存储有热点地区的植物信息。例如，国庆期间的天安门地区统一部署花卉绿植，这些植物信息就可以存储在缓存数据库。此时，当定位单元显示显示热点地理位置时，例如“天安门”，用户不需要使用移动终端拍照，直接可以将地理位置信息传送到云端服务器，此时检索服务器不必再去检索植物信息数据库，而是直接将缓存数据库中存储的内容传输到移动终端，以求进一步提升检索效率。

在本发明的再一较佳实施例中步骤S800中触摸显示屏的显示结果进行了进一步改进。浏览检索结果时，用户可能对之前拍摄的照片印象并不深刻，因此，如图2所示，触摸显示屏在显示检索结果时采用分屏显示的方式。具体显示方式包括：

触摸显示屏分屏为左屏和右屏，在左屏上显示图像获取单元获取的正面图像，在右屏上显示检索服务器推送的第三检索结果；左屏固定显示正面图像，右屏可操作的滚动显示第三检索结果；当右屏滚动时，左屏上的显示内容不受任何影响。

优选的，右屏每次显示4幅检索结果图像。

优选的，右屏显示的检索结果包括植物图像和植物常用名称。

优选的，当用户点击检索结果图像时，进一步显示植物简介。

优选的，左屏的大小约为右屏大小的1/3-1/2。在左屏占右屏1/2比例时，对于阔叶类植物浏览效率最佳，在左屏占右屏1/3比例时，对于针叶类植物浏览效率最高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以作出适当改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种植物识别系统，包括移动终端和云端服务器。移动终端包括图像获取单元、坐标定位单元、无线传输单元、处理单元、存储单元、触摸显示屏，云端服务器包括检索服务器和植物信息数据库。

2.一种基于移动终端的植物识别方法，所述移动终端包括图像获取单元、坐标定位单元、无线传输单元、处理单元、存储单元、触摸显示屏；所述存储到单元中保存有坐标-位置映射表；

其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100：所述图像获取单元获取植物叶片或花瓣的正面图像；

步骤S200：所述坐标定位单元获取移动终端所在的地理坐标；

步骤S300：所述处理单元根据获取的所述地理坐标，在坐标-位置映射表中检索所述地理坐标对应的地理位置；

步骤S400：将所述地理位置和所述正面图像通过所述无线传输单元发送给云端服务器；所述云端服务器进一步包括植物信息数据库、检索服务器；其中，所述植物信息数据库用于存储植物信息，所述植物信息包括植物拉丁名称、植物常用名称、植物常见地理位置、叶片正视图、花瓣正视图、植物简介；对于不能够开花的植物，所述花瓣正视图的值为NULL；所述检索服务器用于根据所述云端服务器接收的信息，在植物信息数据库中进行检索，并获得检索结果；

步骤S500：所述检索服务器根据所述地理位置检索所述植物信息数据库的植物常见地理位置，获得第一检索结果集合；

步骤S600：所述检索服务器根据所述正面图像在所述第一检索结果集合中检索叶片正视图和花瓣正视图(显然，如果花瓣正视图为NULL，则不再检索花瓣正视图)；并根据正面图像和叶片正视图、花瓣正视图之间的相似度匹配程度进行排序，形成第二检索结果集合；

步骤S700：所述检索服务器将第二检索结果集合中相似度大于第一阈值的检索结果作为第三检索结果，其他检索结果作为第四检索结果；

步骤S750，所述检索服务器将所述第三检索结果传输回所述移动终端；

步骤S800：所述移动终端接收到所述第三检索结果后，在所述触摸显示屏上显示所述第三检索结果；

步骤S900：如果用户在浏览所述第三检索结果时发现与所述正面图像一致的植物，则完成植物识别；否则进入步骤S1000；

步骤S1000：如果用户浏览所述第三检索结果中的所有结果后均没有发现与所述正面图像一致的植物，所述处理单元在所述触摸显示屏上向用户呈现类似“获取更多结果”等字样的操作按钮；

步骤S1100：当用户点击所述操作按钮时，所述移动终端向所述云端服务器发送再次获取检索结果的命令；

步骤S1200：所述云端服务器根据在此获取检索结果的命令顺次将第四检索结果集合中未传输的检索结果以按照相似度排序，以每次20条的方式传输给所述移动终端。

3.根据权利要求2所述的植物识别方法，其特征在于，所述图像获取单元为摄像头。

4.根据权利要求2所述的植物识别方法，其特征在于，所述无线传输单元为WIFI单元或移动数据单元。

5.根据权利要求2所述的植物识别方法，其特征在于，所述坐标定位单元为GPS单元。