[发明专利]一种植物病斑颜色模拟方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及计算机图形学、实时真实感绘制、植物行为仿真相结合的领域，具体涉及一种植物病斑颜色模拟方法及装置。

背景技术

计算机渲染是指应用计算机图形软件，一般包括二维软件、三维软件以及后期制作软件等，在计算机中将做好的物体、角色等等，通过渲染器，进行渲染，达到我们想要看到的效果。

近几年，随着农业信息化技术的不断发展，利用三维动画为农民展示农业生产中的基础知识、常见问题以及专业技术方法成为一种重要的手段。众所周知，病虫害是农业生产中常见的现象，然而目前没有较好的方法可以真实地模拟病虫害的发生过程以及其影响下叶片表观的变化情况，所以描述病虫害条件下植物叶片表观变化成为农业领域亟需的应用。

经过多年的发展，叶片渲染方面的研究取得了一定的进展。如基于双向表面扩散函数的方法以及基于双向表面反射函数+双向表面投射函数的方法。然而目前的研究中有关叶片表观真实感绘制的研究大部分集中在正常状态下的表观质感建模，并且多为固定时刻的叶片表观模拟。但植物叶片的表观会在病虫害因素下产生显著的变化，在叶片表面会出现颜色的变化或者空洞，同时整个过程是一个动态的过程，这些表观的特点都是现有方法难以模拟的。发明专利[201210227153.0]与本专利的目的相同，但是该专利在处理病斑颜色过程中人为地给定了一个老化颜色，并将老化颜色与叶片颜色进行插值获得结果，这种处理方法会有如下问题：设定合适的老化颜色较困难；同时通过叶片颜色与老化颜色进行插值很难准确地表现出病斑变化过程的真实颜色。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术不能够准确模拟病斑颜色变化过程的问题。

（二）技术方案

本发明使用如下技术方案：

一种植物病斑颜色模拟方法，包含以下步骤：

病斑图像预处理，提取病斑的内蕴漫反射率，保存病斑内蕴只含漫反射率信息的图像；

对已保存的病斑内蕴图像中的漫反射率进行分类，记录分类的个数；

确定已分类的各个漫反射率在病斑发生过程中出现的顺序，并对各个漫反射率排序；

对排序后的各个漫反射率生成病斑漫反射率纹理；

确定叶片各个点的漫反射率。

优选的，提取病斑的内蕴漫反射率的方法为，互动的框选出病斑区域图像，使用光照强度阈值法对该区域的图像进行光照反射和病斑内蕴漫反射率的分离。

优选的，对病斑内蕴图像中的漫反射率进行分类的方法为，采用聚类算法进行数据分组并分类。

进一步的，所述的分类方法为，获取每组漫反射率集合的平均值，得到的各个组平均值为病斑不同发生阶段的漫反射率特征值。

优选的，以纹理图像为参照进行病斑位置的交互式设计方法为，手动排序和自动排序：当漫反射率集合数小于等于10个时，进行手动排序；当漫反射率集合数大于10个时，进行自动排序。

进一步的，所述的自动排序方法为根据漫反射率红色分量与绿色分量的比值的大小进行排序，比值越小，顺序越靠前，即出现病害的时间越早。

优选的，病斑漫反射率纹理为一维纹理，由纹素组成病斑漫反射纹理。

进一步的，所述的病斑漫反射率纹理生成的方法为:

设置一维病斑漫反射纹理值；

设定纹理中纹素的数量；

对漫反射率的组数做病斑漫反射纹理中对应的纹素数次数的离散化处理，计算相邻纹素之间的差值，即得到各个病斑漫反射纹理中的纹素值。

优选的，确定叶片各个点的漫反射率的方法为：

设定病害程度参数；

设定病斑漫反射率的纹理坐标，任意一个像素点对应一个纹理坐标；

该点的病斑纹理坐标值为病害伤程度参数值与该点的像素值的和减去参数常量值；

在叶片上的该点漫反射率为，其中：病斑纹理坐标值为t；该点的漫反射率为L；纹素值为S，使用

（1-t）*L+t*S

的公式进行计算。一种植物病斑颜色模拟装置，该装置包含以下模块：

病斑图像预处理模块，该模块用于提取病斑的内蕴漫反射率并保存病斑内蕴只含漫反射率信息的图像；

漫反射率分类模块，该模块对已保存的病斑内蕴图像中的漫反射率进行分类并记录分类的个数；

漫反射率排序模块，该模块用于确定已分类的各个漫反射率在病斑发生过程中出现的顺序，并对各个漫反射率排序；

病斑漫反射率纹理生成模块，该模块对排序后的各个漫反射率生成病斑漫反射率纹理；

叶片各点漫反射率确定模块，该模块用于确定叶片各个点的漫反射率。