一种基于无人机遥感图像的食用菌产量估算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于无人机遥感图像的食用菌产量估算方法，属于图像数据处理技术领域；包括以下步骤：通过无人机沿预设航线依次采集多张种植田内食用菌的俯视图，获取与第一连通域形状相似的多个第三连通域；获取与三角形Ⅰ形状相似的多个三角形Ⅲ；将所有相邻的两张二值图依次拼接获取种植田内食用菌的完整图像；获取种植田内食用菌的总重量。本发明专利技术能够实现图像快速无缝拼接；进而根据食用菌的菌盖面积，对其产量进行估算。对其产量进行估算。对其产量进行估算。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机遥感图像的食用菌产量估算方法


[0001]本专利技术涉及图像数据处理
，具体涉及一种基于无人机遥感图像的食用菌产量估算方法。

技术介绍

[0002]食用菌是指一种可做菜肴食用或入药治病的大型真菌，其具有营养丰富、风味独特和较高的药用价值等特点，因此深受人们的喜爱，并且已经逐渐融入当今社会天然健康食品的行列中，使得食用菌被大范围的人工室外种植，因此需要对其进行产量估算为后续的采摘、加工和贩卖提供数据支持。而利用遥感技术进行农作物产量估算已成为主流方法，遥感估产方法不仅数据获取及时高效、成本低，且监测范围广。然而卫星遥感难以实现高精度的产量估测，因此具有低成本、机动性强、操作简单、观测范围大等优点的无人机平台发展迅速，可以提供精度较高的合适图像，为农田信息获取和产量估测提供了新途径。
[0003]然而为了获取完整的食用菌种植田地，无人机采集的各图像中必有重叠部分，为了使产量估算更加精确，需要对采集连续的图像进行精准拼接。传统的图像拼接算法，如基于SIFT算法图像拼接技术和基于SURF算法图像拼接技术，在拼接过程中运算效率较低，拼接方式需对每一幅影像进行多次特征点提取、匹配等操作，耗费大量时间，而且鲁棒性低。尤其是在图像中存在尺度变换、视角变换、光照变化时，使连续的两张图像之间匹配精度差，易出现拼接缝隙、重影错位现象。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于无人机遥感图像的食用菌产量估算方法，该方法通过对图像进行二值化操作，按照图像的采集顺序，利用二值图像中食用菌的特征进行图像拼接，其能够在确保匹配精度的同时，匹配速度得到了较大提高，同时有效地消除拼接重影错位现象，能够实现图像快速无缝拼接；进而根据食用菌的菌盖面积，对其产量进行估算。
[0005]本专利技术的目的是提供一种基于无人机遥感图像的食用菌产量估算方法，包括以下步骤：通过无人机沿预设航线依次采集多张种植田内食用菌的俯视图，且相邻两张俯视图的部分区域重叠；对每张俯视图进行二值化处理获取二值图；将相邻两张二值图记为第一图像和第二图像；获取第一图像中每个菌盖的第一连通域；同时获取第二图像中每个菌盖第二连通域；根据任一第一连通域的面积和周长，及每个第二连通域的面积和周长从所有第二连通域中获取与所述第一连通域形状相似的多个第三连通域；根据所述第一连通域与其相邻且中心点不在同一直线上的两个第一连通域的中心点两两连接构成三角形Ⅰ；根据与所述第一连通域的形状相似的任一第三连通域，与其相
邻且中心点不在同一直线上的两个包括第二连通域和/或第三连通域的中心点两两连接构成三角形Ⅱ，依次获取多个三角形Ⅱ；根据三角形Ⅰ中的边长与每个三角形Ⅱ的边长从所有三角形Ⅱ中获取与所述三角形Ⅰ形状相似的多个三角形Ⅲ；利用三角形Ⅰ对应的三个连通域的像素点数量，与其每个三角形Ⅲ对应的三个连通域重叠时，未重合区域的像素点数量，获取与三角形Ⅰ重合的三角形Ⅲ；根据三角形Ⅰ及与三角形Ⅰ重合的三角形Ⅲ，基于三角形定位方式对第一图像和第二图像进行拼接；依次将所有相邻的两张二值图依次拼接获取种植田内食用菌的完整图像；获取多个不同俯视面积的菌盖，对其进行称重和测量菌盖俯视面积，然后根据多个菌盖俯视面积与对应的重量数据进行平滑曲线拟合，获取面积与重量函数；将种植田内食用菌的完整图像中每个菌盖俯视面积，通过面积与重量函数，获取种植田内食用菌的总重量。
[0006]在一实施例中，所述第一连通域形状相似的多个第三连通域是按照以下步骤获取：根据任一第一连通域的面积和周长，及每个第二连通域的面积和周长获取所述第一连通域与每个第二连通域形状相似第一概率；根据所述第一连通域与每个第二连通域形状相似第一概率从所有第二连通域中获取与所述第一连通域形状相似的多个第三连通域。
[0007]在一实施例中，所述第一连通域与每个第二连通域形状相似第一概率是按照以下步骤获取：获取第一图像中多个菌盖的第一连通域；并获取每个菌盖第一连通域的第一面积以及第一周长；根据每个第一连通域的第一面积以及第一周长获取每个菌盖的第一圆形度；同理，获取第二图像中每个菌盖第二连通域的第二面积、第二周长及每个菌盖的第二圆形度；根据任一第一连通域的第一面积、第一周长及第一圆形度，与每个第二连通域的第二面积、第二周长及第二圆形度，获取所述第一连通域与每个第二连通域形状相似第一概率。
[0008]在一实施例中，与所述三角形Ⅰ形状相似的多个三角形Ⅲ是按照以下步骤获取：获取所述第一连通域与其相邻的，且中心点不在同一直线上最近的和次最近的两个第一连通域；将所述第一连通域与其相邻的两个第一连通域的中心点连接构成三角形Ⅰ；获取与所述第一连通域的形状相似的任一第三连通域，获取所述第三连通域与其相邻的，且中心点不在同一直线上最近的和次最近的两个第二连通域和/或第三连通域；将所述第三连通域与其相邻的两个第二连通域和/或第三连通域的中心点连接构成三角形Ⅱ；依次获取多个三角形Ⅱ；根据三角形Ⅰ中的边长与每个三角形Ⅱ的边长获取三角形Ⅰ与每个三角形Ⅱ的形状相似的第二概率；根据三角形Ⅰ与每个三角形Ⅱ的形状相似的第二概率从所有三角形Ⅱ中获取与所述三角形Ⅰ形状相似的多个三角形Ⅲ。
[0009]在一实施例中，所述第一图像和第二图像是按照以下步骤进行拼接：利用三角形Ⅰ对应的三个连通域的最小外接矩形而形成第一子图像；利用任意一
个三角形Ⅲ对应的三个连通域的最小外接矩形而形成第二子图像，依次获取多个第二子图像；根据第一子图像中三个连通域内的像素点数量与其每个第二子图像重叠时，未重合连通域的像素点数量，获取与第一子图像重合的第二子图像；根据与第一子图像重合的第二子图像对应的三角形Ⅲ，与第一子图像对应的三角形Ⅰ，基于三角形定位方式对第一图像和第二图像进行拼接。
[0010]在一实施例中，与第一子图像重合的第二子图像是按照以下步骤获取：根据第一子图像中三个连通域内的像素点数量与其每个第二子图像重叠时，未重合连通域的像素点数量，获取第一子图像与每个第二子图像重合概率；根据第一子图像与每个第二子图像重合概率获取与第一子图像重合的第二子图像。
[0011]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种基于无人机遥感图像的食用菌产量估算方法，该方法通过对采集的遥感图像根据食用菌的HSV颜色特征进行特征的提取，获取每个菌盖的连通域；为了减少算法中的计算量，提高了算法的运行速度，将图像进行二值化操作；再按照图像的采集顺序，通过获取相邻两张二值图相似连通域进行初步匹配，筛选出最佳的选择目标连通域，减少后续匹配的工作量；随后基于相似连通域分别构建两张相邻图像中三角形，将每个连通域视为一个点，通过三角定位的方式进行精准匹配，有效提升相邻两张图像拼接的精准度，使得相邻图像完成拼接，其能够在确保匹配精度的同时，匹配速度得到了较大提高，同时有效地消除拼接重影错位现象，能够实现图像快速无缝拼接；进而根据食用菌的菌盖面积，对其产量进行估算。
附图说明
[0012]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机遥感图像的食用菌产量估算方法，其特征在于，包括以下步骤：通过无人机沿预设航线依次采集多张种植田内食用菌的俯视图，且相邻两张俯视图的部分区域重叠；对每张俯视图进行二值化处理获取二值图；将相邻两张二值图记为第一图像和第二图像；获取第一图像中每个菌盖的第一连通域；同时获取第二图像中每个菌盖第二连通域；根据任一第一连通域的面积和周长，及每个第二连通域的面积和周长从所有第二连通域中获取与所述第一连通域形状相似的多个第三连通域；根据所述第一连通域与其相邻且中心点不在同一直线上的两个第一连通域的中心点两两连接构成三角形Ⅰ；根据与所述第一连通域的形状相似的任一第三连通域，与其相邻且中心点不在同一直线上的两个包括第二连通域和/或第三连通域的中心点两两连接构成三角形Ⅱ，依次获取多个三角形Ⅱ；根据三角形Ⅰ中的边长与每个三角形Ⅱ的边长从所有三角形Ⅱ中获取与所述三角形Ⅰ形状相似的多个三角形Ⅲ；利用三角形Ⅰ对应的三个连通域的像素点数量，与其每个三角形Ⅲ对应的三个连通域重叠时，未重合区域的像素点数量，获取与三角形Ⅰ重合的三角形Ⅲ；根据三角形Ⅰ及与三角形Ⅰ重合的三角形Ⅲ，基于三角形定位方式对第一图像和第二图像进行拼接；依次将所有相邻的两张二值图依次拼接获取种植田内食用菌的完整图像；获取多个不同俯视面积的菌盖，对其进行称重和测量菌盖俯视面积，然后根据多个菌盖俯视面积与对应的重量数据进行平滑曲线拟合，获取面积与重量函数；将种植田内食用菌的完整图像中每个菌盖俯视面积，通过面积与重量函数，获取种植田内食用菌的总重量。2.根据权利要求1所述的基于无人机遥感图像的食用菌产量估算方法，其特征在于，所述第一连通域形状相似的多个第三连通域是按照以下步骤获取：根据任一第一连通域的面积和周长，及每个第二连通域的面积和周长获取所述第一连通域与每个第二连通域形状相似第一概率；根据所述第一连通域与每个第二连通域形状相似第一概率从所有第二连通域中获取与所述第一连通域形状相似的多个第三连通域。3.根据权利要求2所述的基于无人机遥感图像的食用菌产量估算方法，其特征在于，所述第一连通域与每个第二连通域形状相似第一概率是按照以下步骤获取：获取第一图像中多个菌盖的第一连通域；并获取每个菌盖第一连通域的第一面积以及第一周长；根...

【专利技术属性】
技术研发人员：常召航，王宝印，赵峰，高飞，丁洋，王希强，常猛，刘永香，郭惠，郑春燕，
申请(专利权)人：山东常生源生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：