CN109978906A - 一种西瓜花体正向姿态的判定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种西瓜花体正向姿态的判定方法，属于图形识别领域，该方法首先对西瓜花体进行分割和目标区域的提取，对得到的目标区域转换到HSV颜色空间对花蕊和花瓣的颜色特征进行提取，对颜色特征图检测边缘个数来判定是否处于正向，能够快速准确的识别花体是否处于正向。
Description
技术领域
本发明涉及一种西瓜花体正向姿态的判定方法，具体地说首先对采集的西瓜花体进行目标区域的提取，再通过提取的花蕊和花瓣的颜色特征图，对特征图检测边缘的个数来判定西瓜花体是否处于正向，属于图像识别领域。
背景技术
我国是西瓜种植面积最大的国家，随着我国设施农业不断的发展，西瓜的周年种植栽培的环境相对密封，设施内部环境对温湿度要求较高，设施种植尤为体现在温棚种植，密闭的种植环境隔绝了外界传粉昆虫的进入，而西瓜是虫媒花，自然条件下主要是靠昆虫传粉，因此现在多为人工辅助坐果(人工授粉、生长调节剂)来保障西瓜的坐果率，随着机器视觉在农业上的广泛应用，智能化西瓜授粉机器人势必是研究趋势，然而智能化授粉机器人的关键技术点就是识别西瓜花的位置，判定花体的性状，然而在获取西瓜花体的图像的时候，由于在自然状态下生长的西瓜花难免会存在绿色、藤蔓和薄膜的干扰，想要获取背景单一的目标花体区域，需要对采集的西瓜花体图像进行分割处理，然后识识别花体是否处于正向状态，才能进一步确定是否适合授粉等处理操作，目前还没有应用在西瓜花体姿态的判定方法。
发明内容
针对现有技术的不能有效的对西瓜花体图像进行有效的识别花体的姿态，本发明提供了一种西瓜花体正向姿态的判定方法，该方法首先对提取西瓜花体的目标区域，对得到的目标区域转换到HSV颜色空间对花蕊和花瓣的颜色特征进行提取，通过边缘检测并计算边缘个数能够快速判定是否处于正向。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种西瓜花体正向姿态的判定方法，该方法首先对西瓜花体进行分割和目标区域的提取，对得到的目标区域转换到HSV颜色空间对花蕊和花瓣的颜色特征进行提取，对颜色特征图检测边缘个数来判定是否处于正向，包括以下步骤：
(1)首先对采集的RGB空间的图像进行预处理，转化到Lab颜色空间并在b通道利用OTSU算法进行分割，对得到二值图取反和形态学处理，最后将处理后的二值图与原图与操作后得到彩色分割图；
(2)对得到的目标区域转换到HSV颜色空间对花蕊和花瓣的颜色特征进行提取，对得到的颜色特征图进行边缘检测，通过边缘个数确定西瓜花体是否处于正向。
所述图像进行的预处理为中值滤波处理，中值滤波的卷积核大小为5*5。
所述对b通道进行Otsu自动阈值分割得到的二值图像，其目标区域颜色为黑色，背景为白色，应进行取反操作，同时对图像进行形态学处理，形态学处理包括区域填充、膨胀腐蚀和小面积区域去除操作，所述的二值图为单通图像，应映射到三通道再与原图进行与操作，得到彩色分割图。
所述的彩色分割图转换到HSV空间根据黄色颜色值提取花蕊和花瓣的颜色特征图，提取的颜色特征图经过边缘检测，得到的边缘个数为两个的判定为西瓜花体为正向，其他状态为非正向。
该发明的有益之处是，能够对采集的西瓜花体图像进行分割处理，快速准确地分割提取西瓜花体目标区域，将彩色分割图转换到HSV空间根据黄色颜色值提取花蕊和花瓣的颜色特征图，对提取的颜色特征图边缘检测，以得到的边缘个数为两个来作为的判定为西瓜花体为正向的依据，能够准确的识别西瓜花体处于正向。该方法使用了中值滤波函数对采集的图像进行了预处理，能够有效的去除噪声干扰的同时保留图像的边缘信息，另外利用Otsu自动阈值分割算法对b通道进行阈值分割得到的二值图像，能够对图像进行初步分割，去除了大量的背景干扰；对初步分割得到的二值图像进行阈值分割，经过形态学的孔洞填充和小面积去除操作后，得到背景单一的二值图像；对于二值图像取反操作，且二值图像为单通道的映射到三通道，能够与原图进行与操作得到彩色分割效果图，得到的彩色效果图只有西瓜花体区域，对西瓜花体的花蕊和花瓣进行颜色特征提取，对得到的特征图进行边缘检测，边缘个数为两个的判定西瓜花体处于正向，其他情况非正向，识别准确快速。
附图说明
图1为西瓜花体正向姿态判定方法流程图；
图2为图像中值滤波的效果图；
图3为西瓜花体彩色分割效果图；
图4为轮廓检测示意图；
图5为HSV各颜色分量表。
具体实施方式
一种西瓜花体正向姿态的判定方法，如图1所示，一种西瓜花体正向姿态的判定方法，该方法首先对西瓜花体进行分割和目标区域的提取，对得到的目标区域转换到HSV颜色空间对花蕊和花瓣的颜色特征进行提取，对颜色特征图进行边缘检测来判定是否处于正向，具体包括以下步骤：
(1)如图2所示首先对采集的图像进行预处理，预处理操作为中值滤波处理，且种植滤波处理采用的是卷积核为5*5大小，中值滤波处理能够能够有效的去除噪声干扰的同时保留图像的边缘信息。
(2)由于采集的图像为RGB颜色空间，将图像转换到Lab颜色空间，并归Lab空间的图像进行通道分离操作，得到b通道分量图，对b通道进行Otsu自动阈值分割得到的二值图像，由于二值图像中目标区域颜色为黑色，背景为白色，应进遍历整副图像的像素，用255减去每个像素值，使得其值像素为0的取255，对其像素值为255的像素点取0，完成图像的取反操作，使得目标区域的显示为白色，背景区域为黑色，最终得到的二值图像如图3第二列图像所示。
(3)由于图3第二列二值图像存在白点、孔洞等其他干扰，因此需对其进行形态学处理，基本去除干扰，得到如图3第三列所述的二值图，其中形态学处理包括区域填充、膨胀腐蚀和小面积区域去除处理操作，上述操作得到的二值图为单通道图像的，需映射到三通道再与原图(RGB三通道)进行与操作，得到彩色图像分割效果图，在图3第四列中所示的效果图，能够得到西瓜花体目标区域的彩色图像。
(4)从分割后的图像中能够看出西瓜雄花和雌花都具有黄色的花朵区域，当花朵处于正向状态时，能够看到花蕊，而花蕊和花瓣之间的颜色具有一定的差异，通过将得到的西瓜花体的彩色目标图像转换到HSV颜色空间，然后花体的花蕊和花瓣颜色特征进行提取，对于提取的颜色特征图进行边缘检测，其检测有两个边缘的为正向，非两个边缘的为非正向状态。
对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种西瓜花体正向姿态的判定方法，其特征在于：该方法首先对西瓜花体进行分割和目标区域的提取，对得到的目标区域转换到HSV颜色空间对花蕊和花瓣的颜色特征进行提取，对颜色特征图检测边缘的个数来判定是否处于正向，包括以下步骤：
(1)首先对采集的RGB空间的图像进行预处理，转化到Lab颜色空间并在b通道利用OTSU算法进行分割，对得到二值图取反和形态学处理，最后将处理后的二值图与原图与操作后得到彩色分割图；
(2)对得到的目标区域转换到HSV颜色空间对花蕊和花瓣的颜色特征进行提取，对颜色特征图进行边缘检测，通过边缘个数确定西瓜花体是否处于正向。
2.根据权利要求1所述的一种西瓜花体正向姿态的判定方法，其特征在于：所述图像进行的预处理操作为中值滤波处理，中值滤波的卷积核大小为5*5。
3.根据权利要求1所述的一种西瓜花体正向姿态的判定方法，其特征在于：所述对b通道进行Otsu自动阈值分割得到的二值图像，其目标区域颜色为黑色，背景为白色，应进行取反操作，同时对图像进行形态学处理，形态学处理包括区域填充、膨胀腐蚀和小面积区域去除等操作，所述的二值图为单通图像，应映射到三通道再与原图进行与操作，得到彩色分割图。
4.根据权利要求3所述的一种西瓜花体性状判定方法，其特征在于：所述的彩色分割图转换到HSV空间根据黄色颜色值提取花蕊和花瓣的颜色特征图，提取的颜色特征图经过边缘检测，得到的边缘个数为两个的判定为西瓜花体为正向，其他状态为非正向。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115661668A (zh) * | 2022-12-13 | 2023-01-31 | 山东大学 | 一种辣椒花待授粉花朵识别方法、装置、介质及设备 |
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2019
- 2019-03-27 CN CN201910237133.3A patent/CN109978906A/zh not_active Withdrawn
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