基于图像识别的作物夹角测量方法及其应用技术

本申请提出了一种基于图像识别的作物夹角测量方法及其应用，包括以下步骤：S100、获取作物夹角图像，对作物夹角图像进行标定物检测和方向判断处理，得到矫正图；S200、对矫正图分别进行阴影检测以及不同的颜色空间变换并融合为最终分割图；S300、对最终分割图进行骨架分析，识别定位所测夹角及连接边的拟合直线，得到作物夹角的角度参数及对应的三顶点。本申请具有高效、便携、准确的优点。准确的优点。准确的优点。

【技术实现步骤摘要】
基于图像识别的作物夹角测量方法及其应用


[0001]本申请涉及植物表型测量
，特别是一种涉及基于图像识别的作物夹角测量方法及其应用。

技术介绍

[0002]在作物的育种、理想株型选择上，作物在发育生长过程中植物株型上会表现出各种各样的性状，如研究表明，水稻的剑叶及茎秆的角度与水稻产量密切相关；玉米的理想株型是紧凑型的，紧凑型的判断需要综合多种参数进行评价。
[0003]因此，合理的个体株型能够提高农田作物种群的光能截获能力，同时能够改善种群内竞争关系，为提高群体产量提供可能。目前，越来越多相关研究者投入表型和基因的关系，对株型分析的效率提出了新要求，传统的人工测量方法已不能满足目前育种和科研市场对相关分析的要求，因此，高效、便捷、准确获取作物相关参数的测量设备的开发是亟待解决的问题。
[0004]目前已有的夹角测量类型有机械式的、图像处理技术方面的，有的实际操作较繁琐，有的对拍摄环境要求比较高同时不具有便捷性，影响到室外、活体的测量使用。
[0005]因此，亟待一种高效、便携、准确的基于图像识别的作物夹角测量方法及其应用，以解决现有技术存在的问题。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供了一种基于图像识别的作物夹角测量方法及其应用，针对目前技术存在的操作繁琐、不具有便捷性等问题。
[0007]本专利技术核心技术主要是先对作物夹角图像进行矫正，再对图像进行不同颜色空间分割及阴影检测，最后进行骨架分析，识别夹角和拟合连接边，得到作物夹角的角度参数及对应的三顶点。<br/>[0008]第一方面，本申请提供了一种基于图像识别的作物夹角测量方法，所述方法包括以下步骤：S100、获取作物夹角图像，对作物夹角图像进行标定物检测和方向判断处理，得到矫正图；S200、对矫正图分别进行阴影检测以及不同的颜色空间变换并融合为最终分割图；S300、对最终分割图进行骨架分析，识别定位所测夹角及连接边的拟合直线，得到作物夹角的角度参数及对应的三顶点。
[0009]进一步地，步骤S100的具体步骤为：S110、借助背景板和设于该背景板上的标定物对作物夹角图像进行标定物识别，获取标定物位置；S120、根据标定物位置对作物夹角图像进行矫正，得到矫正图。
[0010]进一步地，步骤S200中，具体步骤为：S210、对矫正图进行不同的颜色空间变换并分割融合得到二值图，同时对矫正图进行阴影检测得到阴影分割图；S220、对阴影分割图和二值图做减法运算，以消除阴影得到最终分割图。
[0011]进一步地，步骤S300的具体步骤为：S310、对最终分割图进行骨架提取，保留最大的骨架连通域，以得到骨架图；S320、根据骨架图提取端点集合和关节点集合；S330、基于端点集合和关节点集合对所测角度的夹角进行定位；S340、确定所测角度的夹角的两条连接边并拟合直线；S350、根据两条连接边计算角度并确定角度的三顶点，以得到作物夹角的角度参数及对应的三顶点。
[0012]进一步地，步骤S330的具体步骤为：S331、对骨架图做形态学膨胀操作；S332、通过凸包凸缺陷检测法找出形态学膨胀操作后的图像中轮廓的所有凹点，并选择最深的凹点为目标角度的大致位置；S333、调整该目标角度的大致位置至关节点集合中欧氏距离最接近的关节点，完成所测角度的夹角定位。
[0013]进一步地，步骤S340的具体步骤为：S341、计算最终分割图的距离变换图，并记录关节点集合中欧氏距离最接近的关节点处对应的值；S342、以该关节点为中心，选取背景区域和感兴趣区域，且该背景区域位于感兴趣区域内；S343、在感兴趣区域内搜索所有连通域并排序；S344、按照与关节点集合中欧氏距离最接近的关节点的位置关系，将排序后的所有连通域分为第一类集合和第二类集合；S345、根据第一类集合和第二类集合的特点，确定所测角度关联的两条连接边的像素集合；S346、对像素集合进行直线拟合，得到第一直线方程和第二直线方程。
[0014]进一步地，步骤S350的具体步骤为：S351、计算第一直线方程和第二直线方程的交点；S352、分别计算两条连接边的像素集合中与交点的最远点，取与对应连接边的方向一致且与交点位于指定距离内的两个最远点作为顶点，以得到所测角度的三顶点。
[0015]第二方面，本申请提供了一种基于图像识别的作物夹角测量装置，包括：矫正模块，用于获取作物夹角图像，对作物夹角图像进行标定物检测和方向判断处理，得到矫正图；分割模块，用于对矫正图分别进行阴影检测以及不同的颜色空间变换并融合为最终分割图；分析模块，用于对最终分割图进行骨架分析，识别定位所测夹角及连接边的拟合直线，得到作物夹角的角度参数及对应的三顶点；
输出模块，用于输出作物夹角的角度参数及对应的三顶点。
[0016]第三方面，本申请提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，处理器被设置为运行计算机程序以执行上述的基于图像识别的作物夹角测量方法。
[0017]第四方面，本申请提供了一种可读存储介质，可读存储介质中存储有计算机程序，计算机程序包括用于控制过程以执行过程的程序代码，过程包括根据上述的基于图像识别的作物夹角测量方法。
[0018]本专利技术的主要贡献和创新点如下：1、与现有技术相比，本申请借助在特定背景板上获取作物夹角图像，将图像进行标定物检测及方向判断处理，得到矫正图，从而显著方便了后续进行图像分析处理，也不需要借助传统的机械式方式来进行调整，从而显著降低了操作繁琐程度；2、与现有技术相比，本申请的背景板方便携带，且只需要借助该背景板拍摄后并矫正该图像，后续的图像处理即可精确得到作物夹角的角度参数及对应的三顶点，对于拍摄环境的要求更低，而且也不影响室外、活体的测量使用。
[0019]本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
[0020]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1是根据本申请实施例的基于图像识别的作物夹角测量方法的流程；图2是本专利技术实施例分割效果示意图；图3是本专利技术中所测夹角效果示意图；图4是根据本申请实施例的电子装置的硬件结构示意图。
具体实施方式
[0021]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书一个或多个实施例相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书一个或多个实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0022]需要说明的是：在其他实施例中并不一定按照本说明书示出和描述的顺序来执行相应方法的步骤。在一些其他实施例中，其方法所包括的步骤可以比本说明书所描述的更多或更少。此外，本说明书中所描述的单个步骤，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别的作物夹角测量方法，其特征在于，包括以下步骤：S100、获取作物夹角图像，对所述作物夹角图像进行标定物检测和方向判断处理，得到矫正图；S200、对所述矫正图分别进行阴影检测以及不同的颜色空间变换并融合为最终分割图；S300、对所述最终分割图进行骨架分析，识别定位所测夹角及连接边的拟合直线，得到作物夹角的角度参数及对应的三顶点。2.如权利要求1所述的一种基于图像识别的作物夹角测量方法，其特征在于，步骤S100的具体步骤为：S110、借助背景板和设于该背景板上的标定物对所述作物夹角图像进行标定物识别，获取标定物位置；S120、根据所述标定物位置对所述作物夹角图像进行矫正，得到所述矫正图。3.如权利要求1所述的一种基于图像识别的作物夹角测量方法，其特征在于，步骤S200中，具体步骤为：S210、对所述矫正图进行不同的颜色空间变换并分割融合得到二值图，同时对所述矫正图进行阴影检测得到阴影分割图；S220、对所述阴影分割图和所述二值图做减法运算，以消除阴影得到所述最终分割图。4.如权利要求1所述的一种基于图像识别的作物夹角测量方法，其特征在于，步骤S300的具体步骤为：S310、对所述最终分割图进行骨架提取，保留最大的骨架连通域，以得到骨架图；S320、根据所述骨架图提取端点集合和关节点集合；S330、基于所述端点集合和所述关节点集合对所测角度的夹角进行定位；S340、确定所测角度的夹角的两条连接边并拟合直线；S350、根据两条所述连接边计算角度并确定角度的三顶点，以得到作物夹角的角度参数及对应的三顶点。5.如权利要求4所述的一种基于图像识别的作物夹角测量方法，其特征在于，步骤S330的具体步骤为：S331、对所述骨架图做形态学膨胀操作；S332、通过凸包凸缺陷检测法找出形态学膨胀操作后的图像中轮廓的所有凹点，并选择最深的凹点为目标角度的大致位置；S333、调整该目标角度的大致位置至所述关节点集合中欧氏距离最接近的关节点，完成所测角度的夹角定位。6.如权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈渝阳，朱旭华，刘荣利，梁飞，吴弘洋，赵飞，王闯，袁娜朵，
申请(专利权)人：浙江托普云农科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：