[发明专利]一种基于嵌入式设备分析作物长势图像的方法

说明书

技术领域

本发明涉及农业信息化技术领域，具体的说是一种用于作物长势监测分析、基于嵌入式设备分析作物长势图像的方法。

背景技术

随着机器视觉技术的发展，该技术也越来越多的被应用在农业生产中，通过计算机对作物长势进行监测和分析是其中重要的一个方面。一个典型的计算机视觉系统包括摄像装置、光照设备和图像分析平台。光照设备可以提供稳定的光照效果，摄像装置采集作物图像，图像分析平台对作物图像中的叶片大小、颜色、作物株高等进行图像分析得到量化值，进而判断作物生长情况。通过计算机视觉技术监测作物长势可以有效的节约人力，并且可以标准化和精确化，对农业智能化和自动化的发展具有重要意义。

应用计算机视觉技术分析判断作物长势一般从实验室环境下进行实验，然后逐步应用到实际生产中。在实验室环境中，光照充足且稳定、背景清晰显著，十分利于图像分析。但是在实际生产中，生产现场的环境复杂多变，如：光照效果不稳定并且随时间不断变化，背景不清晰。这造成了理论方法应用于农业生产实际的瓶颈问题。

近年来，嵌入式设备的性能得到了大幅提升，在嵌入式设备上已经可以进行复杂的图像操作。

基于此，现提供一种图像数据清晰、传输性能良好、充分调度系统资源、基于嵌入式设备分析作物长势图像的方法。

发明内容

本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种实用性强、基于嵌入式设备分析作物长势图像的方法。

本发明的技术方案是按以下方式实现的，该一种基于嵌入式设备分析作物长势图像的方法，其具体实现过程为：

一、定制嵌入式设备：

1）设置嵌入式硬件平台，该嵌入式硬件平台包括LCD触摸式显示屏、AV输入接口、CMOS摄像头接口、SD卡座、USB接口、以太网接口、WiFi模块；

2）设置嵌入式系统内核，并在该嵌入式系统内核上安装应用系统，在该应用系统内设置图像处理系统，该图像处理系统包括基本功能和图像处理功能，所述基本功能包括读取摄像驱动程序传递来的视频流、截取图片及人机交互；图像处理功能以拍摄的作物图片为处理对象，按照作物长势图像处理的一般流程分为以下模块：图像预处理、颜色空间转换、阈值分割、边缘检测、形态学，其中每个模块均包括若干图像处理算法，提供给使用者组合使用，以得到特征提取的结果；

二、将嵌入式设备连接摄像装置置于作物生长环境中，并通过WiFi模块连接到网络，以发送图像采集和处理的信息；

三、使用者通过该嵌入式设备的LCD触摸式显示屏与图像处理系统进行交互，通过其中的图像处理功能提取图像特征，该特征提取的具体实现过程为：

a）作物生长图像由摄像装置拍摄并传输到嵌入式设备；

b）嵌入式设备中的图像预处理模块对所接收的图像进行预处理，以减少光照及图像噪声对后续图像分析的影响，使图像成为便于后续操作的标准化图像；

c）颜色转换模块对经过预处理的图像进行颜色空间转换，使图像特征可以映射在不同颜色空间中；

d）阈值分割模块进行二值化的分割，将作物从背景中分割出来，以进行后续的量化分析；

e）边缘检测模块分割出作物的边缘，作为提取的特征并用于后续的量化分析；

f）形态学模块进行强化或弱化特征，以保持特征的完整性；

g）显示特征提取结果；

h）循环操作步骤b）至步骤g），使用者根据显示结果选择出最优的特征提取方法，结束整个特征提取过程。

通过上述步骤，实现了嵌入式设备在作物生长的实际环境中提取其图像特征，从而保证作物生长图像的清晰度，满足不同的生产现场环境的需要，从而将实验室环境中的应用转换成实际作物生产环境中，实际效果理想，实用性强。

作为优选，所述作物生长环境中设置有标定杆，以方便对作物生长进行比对。通过该标定杆的设置，使得整个作物的生长图像有了明显的对比，观察更加直观。

作为优选，所述图像预处理、颜色空间转换、阈值分割、边缘检测、形态学操作过程中形成中间值，该中间值存储图像操作的中间状态数据，可以作为任意算法的输入和输出，使图像操作不必遵守图像预处理、颜色空间转换、阈值分割、边缘检测、形态学的流程顺序而自由组合算法，丰富获得的特征提取结果。该中间值的设置，丰富了可获得的特征提取结果，使使用者可以在更高自由度和更大范围下选择最优的算法。

作为优选，所述图像预处理过程采用的算法包括中值滤波、高斯滤波或直方图均衡算法。