[发明专利]一种无人机航拍图像大豆作物行分割方法

说明书

本发明公开了一种无人机航拍图像大豆作物行分割方法。首先进行航拍大豆作物图像分割，进一步基于行扫描确定作物行上下边界，基于列扫描确定作物行左右边界，同时确定作物行外接矩形的左、右参考顶点对，基于左右参考顶点对匹配实现作物行外接矩形提取，基于同行和同列的作物行外接矩形实现孤立左右参考顶点对的外接矩形提取，对获得的外接矩形矩阵进行列欠分割元素分割和列对齐，行欠分割元素分割和行对齐，以及“零元素”分割操作，最终提取出整副图像的作物行外接矩形。应用本发明可实现无人机航拍大豆作物图像中作物行的分割，为应用无人机航拍图像实现基于作物行颜色、面积、高度等指标的大豆育种选种工作奠定了技术基础。

技术领域

本发明涉及一种图像处理方法，尤其是一种无人机航拍图像大豆作物行分割方法。

背景技术

大豆是一种重要的经济作物。为提高大豆的产量，大豆的育种和选种是关键，因此具有非常重要的应用价值。

目前大豆的育种和选种主要依赖专家的个人经验和人工测量，而大豆的育种和选种往往在上万个品种中进行，选育过程非常繁琐且选育结果随专家个体主观经验的不同而存在差异。因此，非常需要一些有助于实现大豆育种和选种过程自动化的方法。应用无人机拍摄田间大豆作物图像，基于航拍图像处理实现大豆选种的方法作为一种实现大豆育种选种过程自动化的良好解决方案，正受到越来越多从业人员的关注。然而，基于航拍图像处理实现大豆育种选种首先需实现航拍图像中不同品种大豆作物行的图像分割。目前，该工作主要依赖人工操作实现，费时费力，迫切需要一种大豆航拍图像作物行自动图像分割方法。

本发明可实现无人机航拍大豆作物图像中作物行的自动分割，可为应用无人机航拍图像实现基于作物行颜色、面积、高度等指标的大豆育种选种工作奠定了技术基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机航拍图像大豆作物行分割方法，以实现无人机航拍图像中大豆作物行的自动图像分割，提取出大豆作物行的外接矩形。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括如下步骤：

1.1)图像分割：采用基于归一化绿红色差OTSU自动阈值图像分割算法对无人机航拍m行×n列大豆作物图像S进行图像分割，获得二值图像I；

1.2)基于行扫描的作物行上下边界提取：将图像I横向分割成H个图像块；对每个图像块进行行扫描；根据相邻扫描行上前景像素数从零到非零、从非零到零的变化确定作物行上、下边界在图像I中的y坐标；

1.3)基于列扫描的作物行左右边界及外接矩形矩阵提取：将图像I纵向分割成V个图像块；对每个图像块进行列扫描；根据相邻扫描列上前景像素数从零到非零变化提取作物行左边界；提取作物行外接矩形的左上、左下参考顶点对；根据相邻扫描列上前景像素数从非零到零变化提取作物行右边界；提取作物行外接矩形的右上、右下参考顶点对；同时通过右、左参考顶点对间匹配提取相应作物行外接矩形的4个顶点；完成当前列扫描后，获得当前列上作物行外接矩形列，其中每个外接矩形为一个元素，每个元素存有该外接矩形左上、右下顶点图像坐标；根据当前列上已有外接矩形的左上、右下顶点图像坐标提取当前列中未匹配的孤立左、右参考顶点对对应作物行外接矩形，按序插入当前外接矩形列；完成当前图像块列扫描后，获得当前图像块作物行外接矩形矩阵存入当前图像作物行外接矩形矩阵中；根据当前图像块已处理行数调整下一图像块起始行，进行下一图像块列扫描，直至完成整副图像的列扫描；

1.4)元素行高及列宽最小值、均值计算：求外接矩形矩阵中，外接矩形行高(外接矩形上下边距离)及列宽(外接矩形左右边距离)的最小值，并求大于最小值的行高、列宽的均值RowHAve、ColWAve；

1.5)列欠分割元素分割：扫描外接矩形矩阵中各元素，若元素宽度是列宽均值的N_c倍，且大于阈值T_c，则将该元素横向等分为N_c个元素；