本发明专利技术公开了一种基于图像融合的猕猴桃溃疡病的早期诊断方法，包括以下步骤：红外热图像进行校正和预处理得到图像I0；RGB图像进行校正和预处理得到图像V0；图像I0和图像V0进行图像匹配和图像融合，得到图像F；采用算法分割图像F得到植株冠层区域的融合图像F1；选取多组已知诊断结果的猕猴桃样本，所述猕猴桃样本包括患溃疡病和健康的猕猴桃，通过上述步骤采集猕猴桃样本的图像F1，以图像F1的几何参数为变量建立溃疡病的判定模型；将待测猕猴桃的几何参数代入步骤判定模型进行早期诊断；本发明专利技术还公开了一种基于图像融合的猕猴桃溃疡病的早期诊断装置；本发明专利技术方法可以在猕猴桃溃疡病的叶片症状显现前进行无损检测，方便快捷。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及猕猴桃溃疡病诊断技术，特别涉及一种基于图像融合的猕猴桃溃疡病的早期诊断方法及装置。
技术介绍
猕猴桃植株细菌性溃疡病(P.syringaepv.actinidae，PSA)已严重威胁到猕猴桃的生产和发展，目前无有效根治手段。因此，一种快速、准确的猕猴桃溃疡病的早期诊断方法对于溃疡病的有效防治具有重要意义。目前，猕猴桃溃疡病诊断主要依靠分子生物学诊断方法。例如申请号为201210579896.4的专利文献公开了采用环介导等温扩增技术检测猕猴桃溃疡病菌的方法，其中该方法包括猕猴桃溃疡病菌DNA的提取，LAMP反应和实时浊度检测，LAMP反应采用六条引物SEQIDN0.1-6，从分子水平对猕猴桃溃疡病菌进行筛查和检测。又例如申请号为201510214094.7的专利文献公开了一种采用重组酶介导等温扩增技术检测猕猴桃溃疡病菌的方法，该方法主要包括：猕猴桃溃疡病菌总DNA的提取，RPA反应和2.5％琼脂糖凝胶电泳检测。该方法从分子水平对猕猴桃溃疡病菌进行快速检测，具有快速、灵敏、方便、特异性等特点。筛选获得的引物对目标片段的扩增具有较高的特异性和稳定性，扩增时间短，反应不需退火，在恒温培养箱、水浴锅、人体温等能够维持所需温度的任何条件即可保持RPA反应具有较高的活性，无需昂贵的仪器设备。建立了猕猴桃溃疡病菌的检测体系，并通过样品检测验证了该体系的实用性。虽然分子生物学诊断具有灵敏度高、特异性强的优势，但也存在费时费力，操作过程精细，检测成本高，难以实现快速无损检测的目的。除了上述生物学诊断方法外，红外热像仪可以探测目标物的热辐射并转化为温度分布图。当猕猴桃植株受到溃疡病浸染时，组织细胞新陈代谢受到影响，叶片气孔开闭异常，导致植株冠层表面温度发生变化；植株染病早期，冠层区域的红外热图像会出现高温点(hotpoint)/低温点(coldpoint)，使红外热成像技术用于溃疡病的早期诊断成为可能。但是，红外热图像又存在边缘模糊、信噪比低等问题，难以实现冠层区域与背景区域的自动分割；由于上述原因，RGB成像检测技术仅适用于植株症状显现后的诊断。综上所述可以看出，目前还没有可对猕猴桃溃疡病的进行早期无损检测的有效方法和装置。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于图像融合的猕猴桃溃疡病的早期诊断方法，可以在叶片症状显现前，快速、实时地无损检测猕猴桃溃疡病，区分健康植株和染病植株。一种基于图像融合的猕猴桃溃疡病的早期诊断方法，包括以下步骤：(1)采集猕猴桃植株冠层的红外热图像与RGB图像；(2)将步骤(1)获取的红外热图像校正后转换为灰度图像，并对得到的灰度图像进行预处理得到图像I0；(3)将步骤(1)获取的RGB图像进行校正和预处理得到图像V0；(4)将步骤(2)得到的图像I0和步骤(3)得到的图像V0进行图像匹配和图像融合，得到融合的图像F；(5)采用算法分割步骤(4)得到的图像F，获得植株冠层区域的图像F1；可以采用Ostu算法分割图像F的冠层区域与背景区域，获取植株冠层区域；(6)选取多组已知诊断结果的猕猴桃样本，所述猕猴桃样本包括患溃疡病和健康的猕猴桃，通过步骤(1)～(5)采集猕猴桃样本的图像F1，以图像F1的几何参数为变量建立猕猴桃溃疡病的判定模型；(7)通过步骤(1)～(5)采集待测猕猴桃的图像F1，将待测猕猴桃的图像F1的几何参数代入步骤(6)中的判定模型进行早期诊断，得到诊断结果。本专利技术将红外热图像与RGB图像匹配融合，不仅可以修正和补全猕猴桃冠层区域的轮廓信息实现冠层区域与背景区域的有效分割，还可保留红外热图像所蕴含的几何特征信息实现染病植株和健康植株的区分，克服了单一检测手段的不足，该方法有利于实现猕猴桃溃疡病的早期无损检测，为防治猕猴桃溃疡病提供技术支持。红外热图像转换为灰度图像前进行校正可以提高判定准确性。为了提高红外热图像质量、辨识度，削弱图像噪声，并提高下一步的图像匹配与融合的效率，优选的，步骤(2)中，对得到的灰度图像进行预处理的具体步骤包括：直方图均衡化和平滑滤波。直方图均衡化法适用于灰度分布较集中、灰度级数少的红外热图像，可以提高冠层和背景的反差程度；平滑滤波可削弱噪声，保留边缘细节信息。为了提高RGB图像质量、辨识度，削弱图像噪声，并提高下一步的图像匹配与融合的效率，优选的，步骤(3)中，RGB图像进行预处理的具体步骤包括：白板校正、灰度化、归一化、直方图均衡化以及平滑滤波。白板校正可消除或减弱光照的影响并恢复图像信息，图像灰度化可获取亮度信并提高处理速度，图像归一化可使图像标准化，同样地，直方图均衡化法可以提高冠层和背景的反差程度；平滑滤波可削弱噪声，保留边缘细节信息。本专利技术为多源图像匹配与融合，为了进一步提高匹配和融合的效果，优选的，步骤(4)中，图像I0和图像V0依次采用射线边缘点集算法进行图像匹配，采用小波变换算法进行图像融合。为了进一步提高匹配和融合的效果，优选的，步骤(4)中，图像I0和图像V0进行图像匹配和图像融合的具体步骤如下：4-1、提取图像I0冠层边缘获取红外热特征点集A，提取图像V0冠层边缘获取可见光特征点集B；4-2、计算步骤4-1获取的点集A与点集B间加权部分豪斯多夫(Hausdorff)距离最小，并采用弹性反向传播算法(ResilientBackPropagation,RPROP)迭代进行算法加速，实现图像I0与V0的自动配准；4-3、通过步骤4-2将配准后的图像均进行3层小波分解，其高频分量的融合采用局部方差图像融合规则，低频分量的融合采用局部能量图像融合规则；再进行小波重构得到融合的图像F。优选的，步骤(6)和(7)中，所述图像F1的几何参数包括：均值对比度(MeanContrast)、标准偏差(StandardDeviation)、部分最亮像素点数/目标总像素数的比值(RatioBrightPixels/TotalPixels)、部分最暗像素点数/目标总像素数的比值(RatioDarkPixels/TotalPixels)以及像素差值(Pixeldifference)中的至少一个。具体的，各几何参数通过下述方式获得：均值对比度：利用凯尼(Canny)算子分割融合图像冠层区域内的高温点(hotpoint)/低温点(coldpoint)所在区域R(R＝{R1,R2，…本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于图像融合的猕猴桃溃疡病的早期诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采集猕猴桃植株冠层的红外热图像与RGB图像；(2)将步骤(1)获取的红外热图像校正后转换为灰度图像，并对得到的灰度图像进行预处理得到图像I0；(3)将步骤(1)获取的RGB图像进行校正和预处理得到图像V0；(4)将步骤(2)得到的图像I0和步骤(3)得到的图像V0进行图像匹配和图像融合，得到融合的图像F；(5)采用算法分割步骤(4)得到的图像F，获得植株冠层区域的图像F1；(6)选取多组已知诊断结果的猕猴桃样本，所述猕猴桃样本包括患溃疡病和健康的猕猴桃，通过步骤(1)～(5)采集猕猴桃样本的图像F1，以图像F1的几何参数为变量建立猕猴桃溃疡病的判定模型；(7)通过步骤(1)～(5)采集待测猕猴桃的图像F1，将待测猕猴桃的图像F1的几何参数代入步骤(6)中的判定模型进行早期诊断，得到诊断结果。
【技术特征摘要】
1.一种基于图像融合的猕猴桃溃疡病的早期诊断方法，其特征在于，
包括以下步骤：
(1)采集猕猴桃植株冠层的红外热图像与RGB图像；
(2)将步骤(1)获取的红外热图像校正后转换为灰度图像，并对得
到的灰度图像进行预处理得到图像I0；
(3)将步骤(1)获取的RGB图像进行校正和预处理得到图像V0；
(4)将步骤(2)得到的图像I0和步骤(3)得到的图像V0进行图像
匹配和图像融合，得到融合的图像F；
(5)采用算法分割步骤(4)得到的图像F，获得植株冠层区域的图
像F1；
(6)选取多组已知诊断结果的猕猴桃样本，所述猕猴桃样本包括患
溃疡病和健康的猕猴桃，通过步骤(1)～(5)采集猕猴桃样本的图像F1，
以图像F1的几何参数为变量建立猕猴桃溃疡病的判定模型；
(7)通过步骤(1)～(5)采集待测猕猴桃的图像F1，将待测猕猴桃
的图像F1的几何参数代入步骤(6)中的判定模型进行早期诊断，得到诊
断结果。
2.如权利要求1所述的基于图像融合的猕猴桃溃疡病的早期诊断方
法，其特征在于，步骤(2)中，对得到的灰度图像进行预处理的具体步
骤包括：直方图均衡化和平滑滤波。
3.如权利要求1所述的基于图像融合的猕猴桃溃疡病的早期诊断方
法，其特征在于，步骤(3)中，RGB图像进行预处理的具体步骤包括：
白板校正、灰度化、归一化、直方图均衡化以及平滑滤波。
4.如权利要求1所述的基于图像融合的猕猴桃溃疡病的早期诊断方
法，其特征在于，步骤(4)中，图像I0和图像V0依次采用射线边缘点集
算法进行图像匹配，采用小波变换算法进行图像融合。
5.如权利要求4所述的基于图像融合的猕猴桃溃疡病的早期诊断方
法，其特征在于，步骤(4)中，图像I0和图像V0进行图像匹配和图像融
合的具体步骤如下：
4-1、提取图像I0冠层边缘获取红外热特征点集A，提取图像V0冠层
\t边缘获取可见光特征点集B；
4-2、计算步骤4-1获取的点集A与点集B间加权部分豪斯多夫距离
最小，并采用弹性反向传播算法迭代进行算法加速，使图像I0与V0自动
配准；
4-3、通过步骤4-2将配准后的图像均进行小波分解，由高频分量和低
频分量进行小波重构最终得到融合的图像F，其中高频分量的融合采用局
部方差图像融合规则，低频分量的融合采用局...
【专利技术属性】
技术研发人员：岑海燕，姚洁妮，何勇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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