一种基于RGB影像的作物苗期植株密度估算的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于RGB影像的作物苗期植株密度估算的方法及系统，方法包括：获取目标田地的RGB影像，根据目标田地中作物的种类对RGB影像进行裁剪，得到多个目标小区的第一RGB影像；将第一RGB影像进行二值化图像处理得到作物和土壤背景的第一二值图像；应用形态学开操作消除第一二值图像中细小目标像素；从每个目标小区的第一二值图像提取出作物的每个作物行的行图像；检测每个行图像得到每个行图像中作物的植株数量，并统计得到每个第一二值图像对应目标小区的植株数量，利用目标小区的植株数量和目标小区面积计算得到目标小区的作物苗期植株密度。本发明专利技术实现同时对目标田地中的多种作物苗期植株密度估算，不仅准确度高，而且具有通用性，方法简单，适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种基于RGB影像的作物苗期植株密度估算的方法及系统
本专利技术涉及作物苗期植株密度估算领域，主要涉及一种基于RGB影像的作物苗期植株密度估算的方法及系统。
技术介绍
面对耕地面积的日益减少以及城镇化程度的不断提升加快，我国的粮食安全问题面临巨大的挑战，因此需要增加粮食单产以满足人民需求，保障粮食安全可持续发展；其中，作物生长苗期对提升和保障产量起着重要作用。作物苗期生长状况的好坏不仅是作物自身能否健壮生长且具有良好抗逆性的重要决定因素，而且是作物群体协调生长、形成良好群体结构、决定产量形成的关键。因此，对于作物苗期植株密度的监测一直是研究者们的研究重点。传统的农业田间生产以及作物研究工作，建立在有经验的田间工作者对田间作物生长情况进行调研记录的基础上，面对需要测量的海量指标数据，这个过程费时费力且效率低下；且当面对群体密度大的农场以及大面积的农田时，由于数量巨大以及植株间的遮挡，易造成错数、误数，导致测量的作物密度不准确、误差大。为了提高工作效率和准确度，机器视觉估算密度的方法应运而生，但其研究主体一般只针对单一品种作物，密度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于RGB影像的作物苗期植株密度估算的方法，其特征在于，包括：/n获取目标田地每种作物播种的行距、株距和行数；/n获取目标田地的RGB影像；/n根据目标田地中作物的种类对所述RGB影像进行裁剪，得到多个目标小区的第一RGB影像，其中，每个所述目标小区对应一种作物；/n将每个所述目标小区的所述第一RGB影像进行二值化图像处理，得到目标小区的作物和土壤背景的第一二值图像；/n应用形态学开操作消除所述第一二值图像中的细小目标像素；/n根据目标小区对应作物的行数，从每个所述目标小区的所述第一二值图像提取出作物的每个作物行的行图像；/n根据所述株距和所述行距检测每个所述行图像得到每个所述行图像中...

【技术特征摘要】
1.一种基于RGB影像的作物苗期植株密度估算的方法，其特征在于，包括：
获取目标田地每种作物播种的行距、株距和行数；
获取目标田地的RGB影像；
根据目标田地中作物的种类对所述RGB影像进行裁剪，得到多个目标小区的第一RGB影像，其中，每个所述目标小区对应一种作物；
将每个所述目标小区的所述第一RGB影像进行二值化图像处理，得到目标小区的作物和土壤背景的第一二值图像；
应用形态学开操作消除所述第一二值图像中的细小目标像素；
根据目标小区对应作物的行数，从每个所述目标小区的所述第一二值图像提取出作物的每个作物行的行图像；
根据所述株距和所述行距检测每个所述行图像得到每个所述行图像中作物的植株数量，并统计得到每个所述第一二值图像对应目标小区的植株数量，利用目标小区的植株数量和目标小区面积计算得到所述目标小区的作物苗期植株密度。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括计算所述RGB影像的分辨率，所述RGB影像的分辨率Resolution的计算公式为：






其中，L为所述RGB影像长边对应的地面实际距离；P为所述RGB影像长边对应的像素数；H为所述RGB影像的拍摄高度，θ为所述RGB影像拍摄的视场角。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一二值图像中像素点的像素值为1时表示作物，像素点的像素值为0时表示无效背景；
进行二值化图像处理的二值化公式为：



其中，Im为目标小区的第一RGB影像，Im(:,:,1)为目标小区的第一RGB影像中红色(R)波段像素值大小，Im(:,:,2)为目标小区的第一RGB影像中绿色(G)波段像素值大小；Im(:,:,3)为目标小区的第一RGB影像中蓝色(B)波段像素值大小；Gthreshold为像素阈值分割的方法设定的像素阈值。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述应用形态学开操作消除所述第一二值图像中的细小目标像素，包括以下步骤：
创建一个指定半径R1的平面的圆盘形的第一结构元素，其中，半径R1计算公式如下：



其中，为细小目标像素大小，Resolution为影像分辨率；
利用创建的所述第一结构元素对第一二值图像进行形态学开操作，以消除小目标像素。


5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据目标小区对应作物的行数，从每个所述目标小区的所述第一二值图像提取出作物的每个作物行的行图像，包括以下步骤：
根据目标小区对应作物的行数，通过霍夫变换检测出每个目标小区的第一二值图像中作物的所有作物行，并确定作物行的行方向；
根据第一二值图像中所有作物行的行方向计算第一二值图像旋转角度，并根据旋转角度旋转第一二值图像，使所有作物行的行方向平行于y轴的方向；其中，所述旋转角度为第一二值图像中所有作物行的行方向的平均值；
统计旋转后第一二值图像对应横坐标上作物像素点的像素值总和，在相同坐标系中，绘制第一二值图像对应横坐标上作物像素点的像素值总和的第一波形图；
获取所述第一波形图中所有波峰位置坐标信息，并以通过波峰位置与x轴相交的直线作为作物行的中心线；
根据所述中心线的横坐标，计算第一二值图像中所有相邻两作物行的中心线的间距，并求间距的中位数，以间距的所述中位数作为相邻两作物行的实际行距；
根据所述实际行距和所述中心线的横坐标裁剪旋转后的所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：金秀良，白怡，聂臣巍，石磊，
申请(专利权)人：中国农业科学院作物科学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11