[发明专利]一种测量水稻剑叶角度的方法、装置及系统

权利要求书

1.一种用于水稻剑叶角度测量的方法，其特征在于，该方法包括：

采集水稻剑叶基部图像并进行预处理；

对预处理后的图像进行前景提取，获取水稻剑叶和主茎图像；

对前景图像二值化并进行形态学处理；

对形态学处理后的图像进行细化处理；

对细化后的图像进行直线检测，并对检测出的直线倾角进行聚类分析；

根据聚类分析后得到的聚类中心的角度值，计算剑叶角度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集水稻剑叶基部图像并进行预处理，包括：对采集到的图像进行5*5中值滤波，从而去除图像中的椒盐噪声。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对预处理后的图像进行前景提取，包括：

对中值滤波后的图像进行颜色空间变换，图像由RGB空间转换成HSL空间；

获取所述的HSL空间图像的H、S、L三个分量的直方图，综合根据三个分量的直方图设置门限值范围，将门限值范围之外的背景像素值置零，门限值范围之内的前景像素值保持不变，实现前景图像与背景图像分离，获得前景图像；

将获得的所述前景图像由HSL空间转换为RGB空间彩色图像。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对前景图像二值化并进行形态学处理，包括：

对前景图像进行5*5中值滤波，去除前景图像中的椒盐噪声；

对前景图像进行灰度化，采用最佳阈值法，选取阈值对所述灰度化图像进行二值化处理，得到二值图像；

对所述二值图像采用膨胀、腐蚀及膨胀与腐蚀相结合的形态学处理方法进行处理，使得图像中主茎部分和剑叶部分形成一个完整的连通区域；

由所述连通区域，找出主茎和剑叶所在的最大联通区域的最小外接矩形，利用最小外接矩形法得到单一的主茎和剑叶的连通区域图像。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对形态学处理后的图像进行细化处理，包括：

对所述连通区域进行距离变换，确定骨架点和候选点；

对所述候选点进行规则约束，通过骨架生长得到单像素宽度骨架。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对细化后的图像进行直线检测，并对检测出的直线倾角进行聚类分析，包括：

对细化后的图像应用霍夫变换进行直线检测，得到检测后单像素宽度的直线的图像；

根据检测到的直线，求出每一条直线与正向x轴的夹角θ1，θ2，……θn，应用K-means聚类算法对检测出的直线夹角进行聚类分析。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚类后得到的聚类中心的角度值，计算剑叶角度，包括：剑叶角度θ即为两个聚类中心的角度θ11和θ22之差的绝对值，即θ=|θ11-θ22|，θ即为水稻剑叶角度。

8.一种用于水稻剑叶角度测量的装置，其特征在于，包括：图像采集单元、预处理单元、前景提取单元、形态学处理单元、细化单元、聚类分析单元、角度计算单元；

所述图像采集单元用于采集水稻剑叶基部图像；

所述预处理单元用于对所述采集的图像进行5*5中值滤波，从而去除图像中的椒盐噪声；

所述前景提取单元用于将所述预处理后的图像的前景图像和背景图像分离，获得前景图像；

所述形态学处理单元用于对所述前景图像二值化并进行形态学处理，得到单一的主茎和剑叶的连通区域图像；

所述细化单元用于对所述连通区域图像进行细化处理，得到单像素宽度骨架；

所述聚类分析单元用于对所述细化后的图像进行直线检测，并对检测出的直线进行聚类分析；

所述角度计算单元用于根据所述聚类分析后得到的聚类中心的角度值，计算得到剑叶角度。

9.一种用于水稻剑叶角度测量的系统，其特征在于，包括：背景板、支架、夹持单元和如权利要求8所述的用于水稻剑叶角度测量的装置；

所述背景板用于平行放置于待测的主茎和剑叶的正后方且尽量贴近主茎和剑叶；

所述支架用于支撑、固定夹持单元，并且使得所述用于水稻剑叶角度测量的装置和背景板之间形成固定的距离；

所述夹持单元是用于夹持、固定所述用于水稻剑叶角度测量的装置。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述用于水稻剑叶角度测量的装置为智能终端。