[发明专利]一种水稻图像信息处理系统

权利要求书

1.一种水稻图像信息处理系统，其特征在于，包括：

至少三个图像采集模块，固定在水稻田的至少三个方向边缘区域，以预设频率对所述水稻田进行图像采集，获取同一时间的至少三幅水稻图像；

图像识别模块，与所述至少三个图像采集模块通过网络连接，对所述水稻图像中的水稻冠层信息和背景信息进行识别；

图像分割模块，与所述图像识别模块通过网络连接，所述图像分割模块对所述水稻图像进行分割处理；

网络模型数据库，与数字图像分割模块通过网络连接；所述网络模型数据库对经过分割处理后的所述水稻图像进行模型匹配分析；

其中，所述图像识别模块包括数据读取子模块、GT框获取子模块、数据增强子模块和辅助处理子模块；

所述数据读取子模块采用VOCDetection函数，通过参数和固定文件夹路径读取所述水稻图像文件；

所述GT框获取子模块对所述水稻图像文件中的目标水稻坐标信息进行框选，获得GT框；

所述数据增强子模块还包括光度变形单元和几何变换单元；所述光度变形单元包括随机改变亮度子单元、随机改变对比度子单元、变换颜色空间子单元、随机改变饱和度子单元、随机改变色调子单元、随机变换通道子单元；所述几何变换单元包括随机扩张子单元、随机裁剪子单元和随机镜像子单元；

所述随机改变亮度子单元在所述水稻图像的像素上增加第一实数，所述第一实数范围为[-32，32]；

所述随机改变对比度子单元在所述水稻图像的像素上乘第一系数，所述第一系数的范围为[0.5，1.5]；

所述变换颜色空间子单元对所述水稻图像的颜色空间在RGB和HSV之间进行互换；

所述随机改变饱和度子单元对所述水稻图像的HSV颜色空间中的S维度上乘第二系数，所述第二系数为实数，且范围为[0.5，1.5]；

所述随机改变色调子单元对所述水稻图像的HSV颜色空间中的H维度随机加第二实数，所述第二实数的范围为[-18.8，18.0]；

所述随机变换通道子单元对所述水稻图像的RGB通道顺序进行随机变换；

所述随机扩张子单元对所述水稻图像的高和宽乘以一个ratio系数，获得扩张水稻图像，所述随机扩张子单元将原始的所述水稻图像放置在所述扩张水稻图像的右下角，将所述扩张水稻图像的其他位置像素值使用均值填充，相应的所述GT框也进行移动；

所述随机裁剪子单元对原始水稻图像进行随机矩形裁剪，裁剪区域包含所述GT框中心点，将原始的所述水稻图像的所述GT框转换到裁剪区域的所述水稻图像中；

所述随机镜像子单元对所述水稻图像进行左右翻转处理；

所述辅助处理子模块对所述GT框信息进行列表整合处理；

所述图像分割模块对所述水稻图像进行归一化处理，得到标准化色彩参数r、g、b；

对所述标准化色彩参数r、g、b进行CIE L^*a^*b^*色彩转化，获取CIE X、Y、Z三基元和L^*、a^*、b^*色彩参数；

根据所述标准化色彩参数r、g、b获取H、S、V色彩参数；

根据所述标准化色彩参数g、所述a^*色彩参数、b^*色彩参数和S色彩参数获取分割超平面Z；

所述图像分割模块还包括：杂草识别单元，其输入端与所述凹点检测单元的输出端连接；

所述杂草识别单元执行以下操作：

步骤一、获取所述轮廓线的参数大小；对所述轮廓线进行凹点检测以及Hough变换，获取所述轮廓线上的凹点和能组成圆弧的轮廓点；其中，若以第一圆心为中心、边长为r/2的正方形内的80％像素点是目标像素，则判定所述第一圆心为中心的圆弧属于杂草的轮廓线；

步骤二、确定所述杂草的轮廓线上的两个有效凹点；其中，所述有效凹点为所述圆附近曲率最大的两个凹点；

步骤三、将所述两个有效凹点连成一条直线，将在所述直线一侧并且在所述杂草的轮廓线内的像素点置为背景，得到水稻叶片图像；

对所述轮廓线进行Hough变换，包括以下步骤：

步骤a、在所述水稻图像中取一个基准点(X_b，Y_b)，以所述基准点为圆心、R_max为外半径、R_min为内半径投影到参数空间，得到坐标点集合F_b；将所述坐标点集合F_b保存到名称为baseunion的内存区域中；

步骤b、遍历所述水稻图像全部像素点，当遍历到第一个边缘点(x₁，y₁)时，把所述所坐标点集合F_b中的所有元素分别加上x方向与y方向的偏移量x₁-x_b、y₁-y_b，从而得到新的坐标点集合F₁；在所述参数空间中，累加所述集合F₁中的所有元素对应的第一累加值；

步骤c、重复所述步骤b，计算出F_j，累加所述F_j中的所有元素对应的第二累加值，直至遍历到所有边缘点；其中，2≤j≤N，N为实数；

步骤d、在所述参数空间中找出所述第二累加值的极大值；所述极大值在所述参数空间中的坐标值即为所述第一圆心。