一种花卉种类识别方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种花卉种类识别方法及系统，包括：采集花卉的彩色图像；采用基于GrabCut的图像分割方法进行图像分割，精准地提取出花朵区域；采用基于引导滤波的图像增强方法进行图像预处理；对花朵区域进行归一化处理；利用卷积网络集成的方法进行花卉种类的识别；将识别结果和花卉彩色图像上传至花卉育种信息管理系统保存；根据识别结果，在花卉育种信息管理系统中查找与其相关的育种材料、试验等育种信息，并与花卉彩色图像进行关联。采用本发明专利技术提供的方法能克服已有技术存在花卉种类识别不准确、劳动强度大等问题，还能应用于智能手机等移动终端，适合田间操作，拓宽该方法的应用范围，有利地促进花卉育种管理的信息化和智能化发展。

【技术实现步骤摘要】
一种花卉种类识别方法及系统
本专利技术涉及数字图像处理
，尤其涉及一种花卉种类识别方法及系统。
技术介绍
花卉种类识别是花卉育种信息化管理的一项重要内容。传统的人工识别方法往往需要育种专家通过目测花卉的整体形态特征(包括花色、花型、花量等)，确定花卉的属类。这种方法存在识别结果依赖育种者的专业技术水平，劳动强度大、识别主观性强等显著问题，极易导致花卉种类识别的不准确。随着信息技术的迅猛发展，特别是数码相机和智能手机等移动图像获取终端的普及，采集花卉图像变得十分便捷。育种家可随手拍摄花卉图像，通过计算机视觉技术对花卉图像进行分析处理，从而准确地识别花卉的种类，在此基础上，将采集的花卉图像与其相关的育种材料、试验等信息进行关联，从而实现花卉育种的精准管理。为此，迫切需要研究一种针对基于花卉图像的、稳定性好、识别结果准确的花卉种类识别方法，以期实现花卉育种管理的自动化、信息化、智能化，从而实现花卉品种的精准选育。
技术实现思路
本专利技术提供了一种花卉种类识别方法及系统，用以解决现有技术中花卉种类识别准确率低的缺陷，实现花卉种类的准确识别。本专利技术提供了一种花卉种类识别方法，包括：利用图像采集设备采集花卉的彩色图像；对目标花卉的初始彩色图像进行分割，提取出所述初始彩色图像中的花朵区域；基于图像增强算法，对所述花朵区域进行处理，获取增强后的花朵区域；对增强后的花朵区域进行归一化处理，获取归一化后的花朵区域；利用卷积网络集成的方法对归一化后的花朵区域进行花卉种类的识别，获取所述目标花卉的种类；将所述花卉图像的识别结果和初始花卉彩色图像上传至花卉育种信息管理系统进行保存；根据花卉图像的识别结果，在花卉育种信息管理系统中查找与其相关的育种材料、试验等育种信息，并与所述初始花卉彩色图像进行关联。根据本专利技术所述的一种花卉种类识别方法，所述对目标花卉的初始彩色图像进行分割具体通过GrabCut的图像分割方法实现，具体步骤如下：S11，对所述初始彩色图像Img1手工标记出包含花朵在内的最大矩形区域，形成第一彩色图像Img1-1；S12，在所述第一彩色图像Img1-1中，手工标识花朵所在位置和背景所在位置，并将其设定为GrabCut算法的初始值；S13，利用GrabCut算法对所述初始彩色图像Img1进行分割，形成第二彩色图像Img1-2；S14，若所述第二彩色图像Img1-2中已不包含背景区域，即无背景区域可标识，则所述第二彩色图像Img1-2即为分割出的花朵区域Img2；反之，则将所述第二彩色图像Img1-2代替所述第一彩色图像Img1-1，重复S12至S14，直到最终获得的所述第二彩色图像Img1-2中已不包含背景区域，将最终获得的所述第二彩色图像Img1-2作为分割出的花朵区域Img2。根据本专利技术所述的一种花卉种类识别方法，所述基于图像增强算法，对所述花朵区域进行处理，具体通过基于引导滤波的图像增强方法实现，具体步骤如下：S21，将分割出的花朵区域Img2从RGB颜色空间转换到CIEL*a*b*颜色空间；S22，利用亮度分布特征计算出细节图像的增强权重w，计算公式如下：其中，和分别是亮度空间L*内所有像素亮度值的最大值和平均值，δ为固定常数；S23，利用引导滤波算法对分割后的花朵区域Img2进行平滑，将其分为细节图像d和基础图像q；S24，将加权后的细节图像与基础图像进行融合，融合公式如下：Img2＝w×d+q，实现对分割后的花朵区域Img2的增强，得到增强后的花朵区域Img3。根据本专利技术所述的一种花卉种类识别方法，所述对增强后的花朵区域进行归一化处理，获取归一化后的花朵区域，具体步骤如下：S31，对增强后的花朵区域Img3，利用双线性插值方法将其归一化成m×n大小的图像，形成第三彩色图像Img3-1，其中m、n分别为归一化后图像的宽度和高度，其单位为像素；S32，将所述第三彩色图像Img3-1转换成TFRecord格式的彩色图像，形成归一化后的彩色图像Img4。根据本专利技术所述的一种花卉种类识别方法，所述的卷积网络集成方法，主要包括如下步骤：S41，选择在ILSVRC-2012-CLS数据集上预训练好的深度网络模型，例如MobileNet网络，作为单分类器模型；S42，构建花卉种类图像样本集，分为训练集、验证集和测试集，所述训练集中包括不同类别的花卉样本和每一花卉样本的标签；S43，基于重采样技术和所述训练集，对每一预训练后的单分类器重新进行训练，形成K个具有差异性的单分类器；S44，统计各单分类器在所述验证集上的识别率，并据此计算所述卷积网络的集成权重，其计算公式如下：其中，Ri是第i个单分类器在验证集上的识别率，λi是第i个单分类器对应的权重；S45，各单分类器对归一化后的花朵区域分别进行识别，利用线性加权法对各单分类器的识别结果进行集成，其计算公式如下：其中，x为归一化后的花朵区域，fi(x)是第i个单分类器对图像x的识别结果，λi是第i个单分类器对应的权重，F(x)是集成识别结果；S46，输出所述目标花卉的种类的识别结果。本专利技术实施例还提供一种花卉种类识别系统，包括：采集模块，用于采集目标花卉的初始彩色图像；分割模块，用于对所述初始彩色图像进行分割，提取出所述初始彩色图像中的花朵区域；增强模块，用于基于图像增强算法，对所述花朵区域进行处理，获取增强后的花朵区域；归一化模块，用于对增强后的花朵区域进行归一化处理，获取归一化后的花朵区域；识别模块，用于利用卷积网络集成的方法，对归一化后的花朵区域进行识别，获取所述目标花卉的种类；保存模块，用于将所述目标花卉的种类的识别结果和所述初始彩色图像上传至花卉育种信息管理系统进行保存；关联模块，用于根据所述目标花卉的种类的识别结果，在所述花卉育种信息管理系统中查找相关的育种材料、试验等育种信息，并与所述初始彩色图像进行关联。本专利技术实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种花卉种类识别方法的步骤。本专利技术实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种花卉种类识别方法的步骤。本专利技术实施例提供的一种花卉种类识别方法及系统，实现花卉种类的快速、准确识别，克服了已有技术存在识别结果不准确、劳动强度大等问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种花卉种类识别方法，其特征在于，包括：/n采集目标花卉的初始彩色图像；/n对所述初始彩色图像进行分割，提取出所述初始彩色图像中的花朵区域；/n基于图像增强算法，对所述花朵区域进行处理，获取增强后的花朵区域；/n对增强后的花朵区域进行归一化处理，获取归一化后的花朵区域；/n利用卷积网络集成的方法，对归一化后的花朵区域进行识别，获取所述目标花卉的种类；/n将所述目标花卉的种类的识别结果和所述初始彩色图像上传至花卉育种信息管理系统进行保存；/n根据所述目标花卉的种类的识别结果，在所述花卉育种信息管理系统中查找相关的育种材料、育种信息，并与所述初始彩色图像进行关联。/n

【技术特征摘要】
1.一种花卉种类识别方法，其特征在于，包括：
采集目标花卉的初始彩色图像；
对所述初始彩色图像进行分割，提取出所述初始彩色图像中的花朵区域；
基于图像增强算法，对所述花朵区域进行处理，获取增强后的花朵区域；
对增强后的花朵区域进行归一化处理，获取归一化后的花朵区域；
利用卷积网络集成的方法，对归一化后的花朵区域进行识别，获取所述目标花卉的种类；
将所述目标花卉的种类的识别结果和所述初始彩色图像上传至花卉育种信息管理系统进行保存；
根据所述目标花卉的种类的识别结果，在所述花卉育种信息管理系统中查找相关的育种材料、育种信息，并与所述初始彩色图像进行关联。


2.根据权利要求1所述的花卉种类识别方法，其特征在于，所述对所述初始彩色图像进行分割，具体通过GrabCut的图像分割方法实现，具体步骤如下：
S11，对所述初始彩色图像Img1手工标记出包含花朵在内的最大矩形区域，形成第一彩色图像Img1-1；
S12，在所述第一彩色图像Img1-1中，手工标识花朵所在位置和背景所在位置，并将其设定为GrabCut算法的初始值；
S13，利用GrabCut算法对所述初始彩色图像Img1进行分割，形成第二彩色图像Img1-2；
S14，若所述第二彩色图像Img1-2中已不包含背景区域，即无背景区域可标识，则所述第二彩色图像Img1-2即为分割出的花朵区域Img2；
反之，则将所述第二彩色图像Img1-2代替所述第一彩色图像Img1-1，重复S12至S14，直到最终获得的所述第二彩色图像Img1-2中已不包含背景区域，将最终获得的所述第二彩色图像Img1-2作为分割出的花朵区域Img2。


3.根据权利要求1所述的花卉种类识别方法，其特征在于，所述基于图像增强算法，对所述花朵区域进行处理，具体通过基于引导滤波的图像增强方法实现，具体步骤如下：
S21，将分割出的花朵区域Img2从RGB颜色空间转换到CIEL*a*b*颜色空间；
S22，利用亮度分布特征计算出细节图像的增强权重w，计算公式如下：



其中，和分别是亮度空间L*内所有像素亮度值的最大值和平均值，δ为固定常数；
S23，利用引导滤波算法对分割后的花朵区域Img2进行平滑，将其分为细节图像d和基础图像q；
S24，将加权后的细节图像与基础图像进行融合，融合公式如下：
Img2＝w×d+q，
实现对分割后的花朵区域Img2的增强，得到增强后的花朵区域Img3。


4.根据权利要求1所述的花卉种类识别方法，其特征在于，所述对增强后的花朵区域进行归一化处理，获取归一化后的花朵区域，具体步骤如下：
S31，对增强后的花朵区域Img3，利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志彬，王开义，王晓锋，潘守慧，刘忠强，韩焱云，
申请(专利权)人：北京农业信息技术研究中心，
类型：发明
国别省市：北京;11