一种机采棉脱叶效果综合评价指标监测与评价方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种机采棉脱叶效果综合评价指标监测与评价方法及系统，属于采棉指标监测及评价领域，首先采集机采棉冠层RGB图像；提取机采棉冠层RGB图像的可见光植被指数特征、颜色分量特征和纹理特征；将可见光植被指数特征、颜色分量特征和纹理特征输入至训练好的机采棉脱叶效果综合评价模型中，输出脱叶效果脱叶效果评价值；最后根据脱叶效果评价值，确定机采棉的采收时机。本发明专利技术能够提升对机采棉脱叶效果综合评价指标的监测与评价的精度和效率，为研究机采棉脱叶效果以及确定机采棉最佳采收时间提供参考。采收时间提供参考。采收时间提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种机采棉脱叶效果综合评价指标监测与评价方法及系统


[0001]本专利技术涉及采棉指标监测及评价领域，特别是涉及一种机采棉脱叶效果综合评价指标监测与评价方法及系统。

技术介绍

[0002]棉花是我国主要的经济作物之一，也是纺织工业最重要的纤维作物。棉花生产在国际贸易、国家安全中占有重要地位，也是棉农的重要经济来源。随着机采棉种植面积的不断增加，关于棉花脱叶效果的研究也逐渐增加。在农业生产中，将脱叶率、吐絮率作为棉花采收的依据，认为机采棉脱叶率达到90％以上，吐絮率达到95％以上，即可进行机械采收。因此，对机采棉的脱叶率、吐絮率及产量等指标进行监测和评价，对机采棉脱叶剂相关研究及大田生产中判断机采棉采收时间都至关重要。
[0003]然而，现有的机采棉脱叶效果综合评价指标进行监测与评价方法得出的结果通常具有较强的主观性，受人为因素影响较大，对机采棉脱叶效果的评价以及对采收时机的判断的准确性较低，且周期较长，效率较低。因此，如何提升机采棉脱叶效果综合评价指标监测与评价的精度和效率，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种机采棉脱叶效果综合评价指标监测与评价方法及系统，以提升对机采棉脱叶效果综合评价指标的监测与评价的精度和效率，为研究机采棉脱叶效果以及确定机采棉最佳采收时间提供参考。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一方面，本专利技术提出了一种机采棉脱叶效果综合评价指标监测与评价方法，包括：
[0007]采集机采棉冠层RGB图像；
[0008]提取所述机采棉冠层RGB图像的可见光植被指数特征、颜色分量特征和纹理特征；
[0009]将所述可见光植被指数特征、颜色分量特征和纹理特征输入至训练好的机采棉脱叶效果综合评价模型中，输出脱叶效果评价值；所述训练好的机采棉脱叶效果综合评价模型为以所述机采棉冠层RGB图像的可见光植被指数特征、颜色分量特征和纹理特征为输入，以所述脱叶效果评价值为输出训练得到的基于粒子群优化算法的极限学习机模型，所述极限学习机模型包括输入层、隐藏层和输出层，所述粒子群优化算法用于优化所述输入层的权重值以及所述隐藏层的偏置值；
[0010]根据所述脱叶效果评价值，确定机采棉的采收时机。
[0011]可选的，在所述采集机采棉冠层RGB图像的步骤之后，还包括步骤：
[0012]通过Pix4Dmapper软件对所述机采棉冠层RGB图像进行拼接处理，得到机采棉冠层RGB正射图像。
[0013]可选的，所述提取所述机采棉冠层RGB图像的可见光植被指数特征、颜色分量特征和纹理特征，具体包括：
[0014]根据待监测地区中各试验小区的位置，对所述机采棉冠层RGB正射图像进行划分，得到多个感兴趣区域；
[0015]获取每一所述感兴趣区域中各个颜色通道的数字量化值，并计算各个颜色通道的平均数字量化值；所述颜色通道包括R通道、G通道以及B通道；
[0016]对各个颜色通道的数字量化值和平均数字量化值进行归一化处理，计算得到各个颜色分量值；所述颜色分量值为RGB正射图像中的各个颜色分量的归一化值，所述RGB正射图像中的各个颜色分量包括r分量、g分量以及b分量；
[0017]根据所述各个颜色分量值，计算得到所述可见光植被指数特征；
[0018]分别对各个所述感兴趣区域中颜色特征对应的RGB颜色空间模型进行颜色空间模型转换，得到转换后的颜色空间模型，所述转换后的颜色空间模型包括HSV颜色空间模型、La*b*颜色空间模型、YCrCb颜色空间模型以及YIQ颜色空间模型；
[0019]根据所述转换后的颜色空间模型，提取各个颜色空间模型中的颜色分量特征，并计算得到每一所述颜色分量特征的数字量化值；
[0020]基于灰度共生矩阵，从不同角度分别计算得到二阶矩、熵、对比度和自相关性的纹理特征。
[0021]可选的，在所述提取所述机采棉冠层RGB图像的可见光植被指数特征、颜色分量特征和纹理特征的步骤之后，还包括步骤：
[0022]采用随机森林法分别对提取到的可见光植被指数特征、颜色分量特征和纹理特征进行筛选，得到筛选后的图像特征，所述筛选后的图像特征包括至少一个可见光植被指数特征、至少一个颜色分量特征以及至少一个纹理特征。
[0023]可选的，在所述采集机采棉冠层RGB图像的步骤之前，还包括步骤：
[0024]采集待监测区域的机采棉的历史基础数据；
[0025]根据所述历史基础数据，采用主成分分析法确定机采棉脱叶效果综合评价指标；所述机采棉脱叶效果综合评价指标为评价机采棉的采收时机的指标；
[0026]根据所述机采棉脱叶效果综合评价指标，计算机采棉脱叶效果综合评价标准阈值；所述机采棉脱叶效果综合评价标准阈值为评价机采棉的采收时机的标准阈值，根据所述机采棉脱叶效果综合评价标准阈值以及所述脱叶效果评价值，判断所述机采棉冠层RGB图像对应的机采棉是否适合采收。
[0027]可选的，所述根据所述历史基础数据，采用主成分分析法确定机采棉脱叶效果综合评价指标，具体包括：
[0028]对所述历史基础数据进行标准化处理，得到与所述历史基础数据对应的数据矩阵；
[0029]根据所述数据矩阵，计算得到与所述数据矩阵对应的相关矩阵或协方差矩阵；
[0030]确定所述相关矩阵或协方差矩阵的特征值，并计算每一所述特征值对应的特征向量；
[0031]根据所述特征向量确定主成分特征向量，并计算得到所述主成分特征向量的贡献率和累计贡献率；
[0032]根据所述主成分特征向量的贡献率和累计贡献率，确定所述机采棉脱叶效果综合评价指标。
[0033]可选的，所述根据所述机采棉脱叶效果综合评价指标，计算机采棉脱叶效果综合评价标准阈值，具体包括：
[0034]根据所述机采棉脱叶效果综合评价指标，通过下式计算所述机采棉脱叶效果综合评价标准阈值：
[0035]PCA1＝0.9992
×
T+0.0008
×
C
[0036]其中，PCA1表示机采棉脱叶效果综合评价标准阈值，T表示脱叶率，C表示产量。
[0037]可选的，所述根据所述脱叶效果评价值，确定机采棉的采收时机，具体包括：
[0038]对所述脱叶效果评价值与所述机采棉脱叶效果综合评价标准阈值进行大小比较，并根据比较结果，判断所述机采棉冠层RGB图像对应的机采棉是否适合采收，包括：
[0039]当所述脱叶效果评价值大于所述机采棉脱叶效果综合评价标准阈值时，判定所述机采棉冠层RGB图像对应的机采棉适合采收；
[0040]当所述脱叶效果评价值小于或等于所述机采棉脱叶效果综合评价标准阈值时，判定所述机采棉冠层RGB图像对应的机采棉不适合采收。
[0041]可选的，所述机采棉脱叶效果综合评价指标包括脱叶率、吐絮率和产量。
[0042]另一方面，本专利技术还提出了一种机采棉脱叶效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机采棉脱叶效果综合评价指标监测与评价方法，其特征在于，包括：采集机采棉冠层RGB图像；提取所述机采棉冠层RGB图像的可见光植被指数特征、颜色分量特征和纹理特征；将所述可见光植被指数特征、颜色分量特征和纹理特征输入至训练好的机采棉脱叶效果综合评价模型中，输出脱叶效果评价值；所述训练好的机采棉脱叶效果综合评价模型为以所述机采棉冠层RGB图像的可见光植被指数特征、颜色分量特征和纹理特征为输入，以所述脱叶效果评价值为输出训练得到的基于粒子群优化算法的极限学习机模型，所述极限学习机模型包括输入层、隐藏层和输出层，所述粒子群优化算法用于优化所述输入层的权重值以及所述隐藏层的偏置值；根据所述脱叶效果评价值，确定机采棉的采收时机。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述采集机采棉冠层RGB图像的步骤之后，还包括步骤：通过Pix4Dmapper软件对所述机采棉冠层RGB图像进行拼接处理，得到机采棉冠层RGB正射图像。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述提取所述机采棉冠层RGB图像的可见光植被指数特征、颜色分量特征和纹理特征，具体包括：根据待监测地区中各试验小区的位置，对所述机采棉冠层RGB正射图像进行划分，得到多个感兴趣区域；获取每一所述感兴趣区域中各个颜色通道的数字量化值，并计算各个颜色通道的平均数字量化值；所述颜色通道包括R通道、G通道以及B通道；对各个颜色通道的数字量化值和平均数字量化值进行归一化处理，计算得到各个颜色分量值；所述颜色分量值为RGB正射图像中的各个颜色分量的归一化值，所述RGB正射图像中的各个颜色分量包括r分量、g分量以及b分量；根据所述各个颜色分量值，计算得到所述可见光植被指数特征；分别对各个所述感兴趣区域中颜色特征对应的RGB颜色空间模型进行颜色空间模型转换，得到转换后的颜色空间模型，所述转换后的颜色空间模型包括HSV颜色空间模型、La*b*颜色空间模型、YCrCb颜色空间模型以及YIQ颜色空间模型；根据所述转换后的颜色空间模型，提取各个颜色空间模型中的颜色分量特征，并计算得到每一所述颜色分量特征的数字量化值；基于灰度共生矩阵，从不同角度分别计算得到二阶矩、熵、对比度和自相关性的纹理特征。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述提取所述机采棉冠层RGB图像的可见光植被指数特征、颜色分量特征和纹理特征的步骤之后，还包括步骤：采用随机森林法分别对提取到的可见光植被指数特征、颜色分量特征和纹理特征进行筛选，得到筛选后的图像特征，所述筛选后的图像特征包括至少一个可见光植被指数特征、至少一个颜色分量特征以及至少一个纹理特征。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述采集机采棉冠层RGB图像的步骤之前，还包括步骤：采集待监测区域的机采棉的历史基础数据；
根据所述历史基础数据，采用主成分分析法确定机采棉脱叶效果综合评价指标；所述机采棉脱叶效果综合评价指标为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张泽，马怡茹，陈爱群，吕新，侯彤瑜，陈翔宇，马露露，张强，
申请(专利权)人：新疆生产建设兵团第四师农业技术推广站，
类型：发明
国别省市：