[发明专利]一种基于边缘对偶关系的番茄植株茎秆边缘识别方法

摘要

本发明公开了一种基于边缘对偶关系的番茄植株茎秆边缘识别方法。首先对采集的番茄植株彩色图像进行图像分割，直接在二值图像中提取出番茄植株连续边缘，对所提取的的番茄植株边缘进行去噪，然后对番茄植株边缘进行排序，进一步对番茄植株边缘进行基于Tl邻域滤波的边缘类型标识、短边缘段滤波及边缘分割，最后基于边缘间的对偶关系从分割后的番茄植株边缘中提取出番茄植株茎秆边缘对。应用本发明可实现枝叶近色的番茄植株茎秆边缘的识别，可为番茄植株对靶喷施、番茄生产机器人成簇采摘、自动导航、自动避障等提供所需的番茄植株茎秆在图像中的位置及尺寸等信息。

主权项

1.一种基于边缘对偶关系的番茄植株茎秆边缘识别方法，其特征在于，包括如下步骤：①图像分割：对番茄植株彩色图像C进行图像分割，获得番茄植株二值图像I；采用基于归一化绿红色差的固定阈值图像分割算法，归一化绿红色差的计算如式(1)所示：式中：cn—归一化绿红色差；min‑表示求最小值；max‑表示求最大值；cc—绿红色差，如式(2)所示：式中：RGB—彩色图像的三个颜色分量；②连续边缘提取：在图像分割后的二值图像I中，进行连续边缘提取，获得边缘图像E2，左右边缘图像Elr，上下边缘图像Eud，如式(3)所示：式中：(x,y)—图像I、E2、Elr及Eud的横、纵坐标；③边缘去噪：去除E2中长度小于阈值Tl的短边缘，获得边缘图像E3；④边缘排序：应用一种番茄植株边缘排序算法对边缘图像E3中各边缘的边缘点按其在图像坐标系中的位置先后关系分别进行排序，获得边缘图像E4；⑤基于Tl邻域滤波的边缘点类型标识：按序统计E4边缘图像各边缘中各边缘点的Tl邻域内像素在边缘图像Elr、Eud中的4种类型(Elr中值为1的像素为左类型、值为2的像素为右类型；Eud中值为1的像素为上类型、值为2的像素为下类型)边缘点个数，将当前边缘点类型修改为4种类型中边缘点数最多的类型；获得边缘图像E5，其中边缘点类型分别为左、右、上、下像素的值分别为1、2、3、4；⑥短边缘段滤波：对边缘图像E5各边缘中长度小于阈值Ts的短边缘段的边缘点类型修改为与该短边缘段相邻的长边缘段的边缘点类型，获得边缘图像E6；⑦边缘分割：按序遍历E6图像中各边缘中的各边缘点，在边缘点序号前后相邻的两个类型不同的边缘点处，将该边缘分割为两段，获得边缘图像E7；⑧基于边缘对偶关系的番茄植株茎秆边缘对提取；番茄植株茎秆边缘对间距较小；通过遍历边缘图像E7中各边缘，求当前边缘上边缘点与对偶边缘点的间距t，若该边缘上边缘点与同一对偶边缘的所有相应对偶边缘点间距t均小于非茎秆宽度阈值Tn，且该对偶边缘上间距t小于茎秆宽度阈值Ty(Ty

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