一种基于数码相机图像的水稻冠层识别方法技术

本发明专利技术涉及作物冠层图像识别领域，具体为一种基于数码相机图像的水稻冠层识别方法，包括以下步骤：(1)使用数码相机获取水稻冠层彩色图像；(2)获取所述水稻冠层彩色图像中的R、G、B三通道的色值；(3)根据所述水稻冠层彩色图像的每个像素中R、G、B色值大小来判断是否为水稻冠层。本发明专利技术识别水稻冠层方法识别率高，省略了现有常用方法需要提前选择图像样本的工作步骤，计算过程也更简单，可以明显提高工作效率。

A method of rice canopy recognition based on digital camera images

The invention relates to the field of crop canopy image recognition, in particular to a rice canopy recognition method based on digital camera images, which comprises the following steps: (1) use a digital camera to obtain canopy color image; (2) obtaining the rice canopy color images in R, G, B three channel (3 color value;) according to each pixel of the rice canopy color image of R, G, B color value to determine whether the rice canopy. The invention has the advantages of high recognition rate of identifying rice canopy and omitting the working steps of selecting image samples in advance in the existing common methods, and the calculation process is simpler, and the work efficiency can be obviously improved.

【技术实现步骤摘要】
一种基于数码相机图像的水稻冠层识别方法
本专利技术涉及作物冠层图像识别领域，具体为一种基于数码相机图像的水稻冠层识别方法。
技术介绍
作物冠层图像识别，通常指的是在获取的卫星遥感影像、相机图像、扫描仪图像中，识别出绿色植物冠层部分，从而剔除掉非冠层部分(如土壤、水体、枯叶、阴影等)。作物冠层图像识别多被应用于植物覆盖度、叶面积指数的估算，进而评估作物长势、预估产量等；或者用于作物营养的快速诊断。近年来，随着数码相机的推广，利用数码相机获取冠层图像已经非常便捷，因此，研究利用数码相机进行作物冠层识别具有相当可观的应用前景。目前采用的冠层识别方法主要有三种，一是使用Photoshop软件的“色彩选择”程序，人为手工地在图像中选择冠层区域，存在着耗时费力、人为误差不确定等缺点。二是监督学习分类方法，如支持向量机、神经网络模型、最大似然法等，此类方法需要人工选择监督学习分类的纯净图像样本，然后根据样本进行学习，确定分类依据；此类方法的缺点在于计算时间较长，而且需要事先选择图像样本，操作不够便捷。三是利用图像中的红(R)、绿(G)、蓝(B)三通道的色值，根据植物冠层的光谱反射规律，设定相应的计算公式进行区分；此类方法较常用的指标是：2g-r-b，其中r＝R/(R+G+B)，g＝G/(R+G+B)，b＝B/(R+G+B)；其分类的依据是图像中土壤与绿色植物的2g-r-b差异明显，将图像二值化处理即可区分开土壤和绿色植物；该方法的缺点是需要根据不同的图像设置二值化阈值，不同的拍摄条件下图像可比性较差，阈值的设置对分类结果影响较大，容易将底层被阴影掩盖的叶片错分为冠层叶片，同时将强光照射下的冠层叶片错分为非冠层，分类精度通常不如前两种方法。现有的冠层识别方法，存在有人为干扰因素，并且计算复杂。
技术实现思路
针对以上，本专利技术通过一种基于数码相机图像的水稻冠层识别方法，利用数码相机图像中的红(R)、绿(G)、蓝(B)三通道的色值，根据绿色叶片的光谱反射特征，设置4个简单的分类条件，逐步剔除掉图像中的非冠层部分，从而达到识别冠层部分的目的。相比于现有的冠层识别方法，该方法没有人为干扰，计算简单，速度快，分类阈值可随不同图像自动修正，便于不同拍摄条件下的图像相比较，分类精度高于或相当于现有的分类方法。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种基于数码相机图像的水稻冠层识别方法，包括以下步骤：(1)使用数码相机获取水稻冠层彩色图像；(2)获取所述水稻冠层彩色图像中的R、G、B三通道的色值；(3)根据所述水稻冠层彩色图像的每个像素中R、G、B色值大小来判断是否为水稻冠层。进一步的，所述步骤(3)中水稻冠层判断方法为：分别判断每个像素色值中G是否大于R、G是否大于B、G是否大于0.15-0.25倍max(G)、G/B是否大于1.1-1.2；当上述四个条件同时满足时判断该处为冠层，当上述四个条件有一个或一个以上条件不满足时判断为非冠层。进一步的，所述获取水稻冠层彩色图像方法为：在晴天光线充足的情况下，设置数码相机闪光灯关闭状态，使用自动拍照模式，白平衡、曝光值均采用自动调节模式，垂直向下拍摄水稻冠层，获得水稻冠层图像。进一步的，水稻冠层判断方法为：分别判断每个像素中G是否大于R、G是否大于B、G是否大于0.2倍max(G)、G/B是否大于1.15；当上述四个条件同时满足时判断该处为冠层，当上述四个条件有一个或一个以上条件不满足时判断为非冠层。进一步的，使用图像处理软件获取所述水稻冠层彩色图像中的R、G、B三通道的色值，所述图像处理软件为ENVI或ERDASIMAGINE。本专利技术还提供一种基于数码相机图像的水稻冠层识别系统，包括数码相机、图像处理模块和水稻冠层判断模块，所述数码相机用于获取水稻冠层彩色图像；所述图像处理模块用于处理获取水稻冠层彩色图像中的R、G、B三通道的色值；所述水稻冠层判断模块用于根据所述水稻冠层彩色图像的每个像素中R、G、B色值大小来判断是否为水稻冠层。进一步的，所述水稻冠层判断模块具体功能为根据以下四个条件判断是否为冠层：分别判断每个像素中G是否大于R、G是否大于B、G是否大于0.2倍max(G)、G/B是否大于1.15；当上述四个条件同时满足时判断该处为冠层，当上述四个条件有一个或一个以上条件不满足时判断为非冠层。本专利技术的有效益效果是：本专利技术水稻冠层识别方法通过设置4个简单的分类条件，逐步剔除掉图像中的非冠层部分，从而达到识别冠层部分的目的，其中通过G是否大于0.15-0.25倍max(G)判断排除图像阴影的影响，通过G/B是否大于1.1-1.2，把同是绿色的塑料、布料、油漆等与水稻冠层区分开。本专利技术方法可以有效排除人为因素干扰，计算稳定性高，冠层识别率高于现有技术。而且计算简单，速度快、提高了工作效率。附图说明图1是本专利技术基于数码相机图像的水稻冠层识别方法的流程图；图2是本专利技术基于数码相机图像的水稻冠层识别系统的系统原理图；图3是本专利技术对比试验相机拍摄原图；图4是本专利技术对比试验目视解译结果图；图5是本专利技术对比试验本专利方法分类结果图；图6是本专利技术对比试验支持向量机分类结果图；图7是本专利技术对比试验最大似然法分类结果图；图8是本专利技术对比试验神经网络分类结果图。【具体实施方式】实施例1如图1所示，一种基于数码相机图像的水稻冠层识别方法，包括以下步骤：(1)在晴天光线充足的情况下，设置数码相机闪光灯关闭状态，使用自动拍照模式，白平衡、曝光值均采用自动调节模式，垂直向下拍摄水稻冠层，获得水稻冠层彩色图像；(2)使用图像处理软件获取所述水稻冠层彩色图像中的R、G、B三通道的色值，所述图像处理软件为ENVI或ERDASIMAGINE；(3)根据所述水稻冠层彩色图像的每个像素中R、G、B色值大小来判断是否为水稻冠层。分别判断每个像素色值中G是否大于R、G是否大于B、G是否大于0.15倍max(G)、G/B是否大于1.1；当上述四个条件同时满足时判断该处为冠层，当上述四个条件有一个或一个以上条件不满足时判断为非冠层。上述R代表红色，G代表绿色，B代表蓝色，max(G)代表本图像中绿色最大色值。实施例2如图1所示，一种基于数码相机图像的水稻冠层识别方法，包括以下步骤：(1)在晴天光线充足的情况下，设置数码相机闪光灯关闭状态，使用自动拍照模式，白平衡、曝光值均采用自动调节模式，垂直向下拍摄水稻冠层，获得水稻冠层彩色图像；(2)使用图像处理软件获取所述水稻冠层彩色图像中的R、G、B三通道的色值，所述图像处理软件为ENVI或ERDASIMAGINE；(3)根据所述水稻冠层彩色图像的每个像素中R、G、B色值大小来判断是否为水稻冠层。分别判断每个像素色值中G是否大于R、G是否大于B、G是否大于0.25倍max(G)、G/B是否大于1.2；当上述四个条件同时满足时判断该处为冠层，当上述四个条件有一个或一个以上条件不满足时判断为非冠层。上述R代表红色，G代表绿色，B代表蓝色，max(G)代表本图像中绿色最大色值。实施例3如图1所示，一种基于数码相机图像的水稻冠层识别方法，包括以下步骤：(1)在晴天光线充足的情况下，设置数码相机闪光灯关闭状态，使用自动拍照模式，白平衡、曝光值均采用自动调节模式，垂直向下拍摄水稻冠层，获得水稻冠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于数码相机图像的水稻冠层识别方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)使用数码相机获取水稻冠层彩色图像；(2)获取所述水稻冠层彩色图像中的R、G、B三通道的色值；(3)根据所述水稻冠层彩色图像的每个像素中R、G、B色值大小来判断是否为水稻冠层。

【技术特征摘要】
1.一种基于数码相机图像的水稻冠层识别方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)使用数码相机获取水稻冠层彩色图像；(2)获取所述水稻冠层彩色图像中的R、G、B三通道的色值；(3)根据所述水稻冠层彩色图像的每个像素中R、G、B色值大小来判断是否为水稻冠层。2.根据权利要求1所述基于数码相机图像的水稻冠层识别方法，其特征在于，所述步骤(3)中水稻冠层判断方法为：分别判断每个像素色值中G是否大于R、G是否大于B、G是否大于0.15-0.25倍max(G)、G/B是否大于1.1-1.2；当上述四个条件同时满足时判断该处为冠层，当上述四个条件有一个或一个以上条件不满足时判断为非冠层。3.根据权利要求1所述基于数码相机图像的水稻冠层识别方法，其特征在于，所述获取水稻冠层彩色图像方法为：在晴天光线充足的情况下，设置数码相机闪光灯关闭状态，使用自动拍照模式，白平衡、曝光值均采用自动调节模式，垂直向下拍摄水稻冠层，获得水稻冠层图像。4.根据权利要求2所述基于数码相机图像的水稻冠层识别方法，其特征在于，水稻冠层判断方法为：分别判断每个像素中G是否大于R、G是否大于B、G是否大于0....

【专利技术属性】
技术研发人员：杨绍锷，
申请(专利权)人：广西壮族自治区农业科学院，
类型：发明
国别省市：广西,45