一种可扩展的农田边界规整简化方法、系统、设备及终端技术方案

本发明专利技术属于人工智能、数字图像处理技术领域，公开了一种可扩展的农田边界规整简化方法、系统、设备及终端，确定待分割的农田类别列表；使用已有的标注训练分割模型，得到所有农田的分割mask；对分割mask进行二值化处理，得到二值化图像；对二值化图像进行数字图像处理，提取各连通域的轮廓；使用图像处理得到的轮廓信息进行多边形近似并除去多余冗余点，获得农田边界表示。本发明专利技术的提取局部农田规整边界的处理方法，将使用深度学习分割得到的农田分割结果，使用传统图像处理方法并佐以多边形近似算法进行对结果进行规整化处理，同时对农田的轮廓点进行简化，在减少人力成本的同时，能够较好的平衡农田的边界点数量以及边界描述精度。述精度。述精度。

【技术实现步骤摘要】
一种可扩展的农田边界规整简化方法、系统、设备及终端


[0001]本专利技术属于人工智能、数字图像处理
，尤其涉及一种可扩展的农田边界规整简化方法、系统、设备及终端。

技术介绍

[0002]目前，对一个地区的农田进行准确的划分并获取其统计信息对于当地的农业发展具有较大作用。传统方法使用人工标注的方法，虽然有着标注较为准确的优势，但是需要较高的人力成本。现有的深度学习分割技术虽然能够划分出农田的大体轮廓，对于较为规整的农田边缘的划分效果往往不尽如人意。
[0003]随着深度学习的不断发展，对于农田的划分精度越来越高，但是有着农田边缘锯齿化以及冗余点较多的特点。由于需要对大量农田进行表示，使用较少特征点对农田轮廓进行表示能够节省存储成本，方便后续的进一步处理。因此，亟需设计一种新的可扩展的农田边界规整简化方法。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0005](1)传统使用人工标注对农田边界进行划分的方法需要较高的人力成本。
[0006](2)现有的深度学习分割技术对于较为规整的农田边缘的划分效果不好。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种可扩展的农田边界规整简化方法、系统、设备及终端。
[0008]本专利技术是这样实现的，一种可扩展的农田边界规整简化方法，可扩展的农田边界规整简化方法包括：确定待分割的农田类别列表；使用已有的标注训练分割模型，得到所有农田对应上述类别列表的分割mask；对分割mask进行二值化处理，得到二值化图像；对二值化图像进行数字图像处理，提取各连通域的轮廓；使用图像处理得到的轮廓信息进行多边形近似并除去多余冗余点，获得农田边界表示。
[0009]进一步，可扩展的农田边界规整简化方法包括以下步骤：
[0010]步骤一，确定待分割的农田类别列表以及分割mask；
[0011]步骤二，对二值化图像进行传统数字图像处理操作；
[0012]步骤三，对提取的轮廓进行多边形近似，同时去除多余冗余点。
[0013]进一步，步骤一中，确定待分割的农田类别列表后，使用已有的部分标注训练得到分割模型；通过分割模型得到对农田的分割结果，以掩码mask表示；mask的像素值代表类别列表中类别名的索引值，索引值从1开始，0像素代表背景，255像素代表其他类用于后续扩展。
[0014]进一步，步骤一中，针对单类农田类别列表的处理包括：
[0015](1)从mask中提取选定类别的像素信息；
[0016](2)对其他不属于选定类别的像素进行屏蔽，作为背景处理，标记为0；对于指定类
别的像素值标记为1，将图像转化为二值图形式。
[0017]进一步，步骤二中的对二值化图像进行传统数字图像处理操作包括：
[0018](1)使用图像的闭操作对二值图像进行处理，消除图像的小型空洞；填补邻近物体内的孔洞，形成连通域；
[0019](2)对处理后的图像进行连通域处理，使用计算机图形学中的种子填充法对图像进行处理，使用8联通条件进行连通域分析，得到若干使用不同像素值标记的连通域集合以及各连通域的中心点坐标以及面积大小；遍历集合，去除连通域面积大小小于100像素的区域；
[0020](3)对各连通域进行判断，使用轮廓提取算法提取各连通域的轮廓；获取轮廓上边界点集合；获取边界点个数，若边界点小于5个，则对区域进行标记。
[0021]进一步，步骤三中的对提取的轮廓进行多边形近似并去除多余冗余点包括：
[0022](1)针对每一个符合的连通域的边界点，计算与连通域中心点距离，取P0为与中心点O的最大距离点；继续遍历连通域轮廓边界点，获取与P0点具有最大距离的点P1，使得P0P1点将连通域划分为A,B子区域；
[0023](2)对A,B区域的轮廓上的边界点数N
A
,N
B
进行统计，取m＝min(N
A
,N
B
)/10为一组的元素个数；
[0024](3)按照纵坐标大小分别对A/B区域轮廓边界点进行排序，取m个点为一组，若不足m点的最后一组直接首尾相连；取每一组的中点坐标C，若中点坐标不止一个，则取较大的作为中点坐标；将首尾坐标分别记为PsPe，连接APs,APe，记作h
d1
,h
d2
；取每组最大径向距离h
max
＝max(h
d1
,h
d2
)，同时做从C点做PsPe的垂线；对A,B区域中所有组计算竖直距离v
d
，分别计算A,B区域中距离的均值mean(d
A
),mean(d
B
)，标准差std(d
A
),stda(d
B
)；取c(A)＝mean(d
A
)+std(d
A
)*ε，c(B)＝mean(d
B
)+std(d
B
)*ε，其中ε作为参数，取值范围为[1,8]，C
max
＝max(c(A),c(B))；针对每组点集，计算v＝max(h
d1
,h
d2
)，在整个点集合中计算均值v
mean
，确定是否筛选的阈值Thr＝v
mean
+Cmax*μ，μ界于0～1之间；
[0025](4)对于A,B每一个点集合进行判断；计算点的竖直距离和径向距离，如果竖直距离大于A/B对应部分的最大竖直距离或径向距离大于Thr，则点被标记为1，否则标记为0；
[0026](5)针对组点进行判断，若组点标记全部为1，则对组点进行递归处理，取组点的中点为界限点，转到步骤(4)进行处理，直到组点标记为0；若组点标记为0，则直接取组点的首尾点进行简化；
[0027](6)ε和μ的值通过以下方法确定，使用以下评估指标压缩比，简化多边形前后面积的重合比率以及中心点之间的偏移距离进行评估，其中压缩比是指简化后的多边形角点数和原多边形轮廓的边界点的比值；取定合理范围佐以人工观察从而取定参数，其中ε以步长为0.5进行遍历，μ以0.1为步长进行遍历。
[0028]本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述的可扩展的农田边界规整简化方法的可扩展的农田边界规整简化系统，可扩展的农田边界规整简化系统包括：
[0029]农田类别列表确定模块，用于确定待分割的农田类别列表；
[0030]农田分割模块，用于使用已有的标注训练分割模型，得到农田的分割mask；
[0031]二值化处理模块，用于对分割mask进行二值化处理，得到二值化图像；
[0032]数字图像处理模块，用于对二值化图像进行传统数字图像处理，提取二值化图像
各连通域的轮廓；
[0033]农田边界表示模块，用于使用传统图像处理得到的轮廓信息进行多边形近似并除去多余本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可扩展的农田边界规整简化方法，其特征在于，可扩展的农田边界规整简化方法包括：确定待分割的农田类别列表；使用已有的标注训练分割模型，得到所有农田的分割mask；对分割mask进行二值化处理，得到二值化图像；对二值化图像进行数字图像处理，提取各连通域的轮廓；使用图像处理得到的轮廓信息进行多边形近似并除去多余冗余点，获得农田边界表示。2.如权利要求1所述可扩展的农田边界规整简化方法，其特征在于，可扩展的农田边界规整简化方法包括以下步骤：步骤一，确定待分割的农田类别列表以及分割mask；步骤二，对二值化图像进行传统数字图像处理操作；步骤三，对提取的轮廓进行多边形近似，同时去除多余冗余点。3.如权利要求2所述可扩展的农田边界规整简化方法，其特征在于，步骤一中，确定待分割的农田类别列表后，使用已有的部分标注训练得到分割模型；通过分割模型得到对农田的分割结果，以掩码mask表示；mask的像素值代表类别列表中类别名的索引值，索引值从1开始，0像素代表背景，255像素代表其他类用于后续扩展。4.如权利要求2所述可扩展的农田边界规整简化方法，其特征在于，步骤一中，针对单类农田类别列表的处理包括：(1)从mask中提取选定类别的像素信息；(2)对其他不属于选定类别的像素进行屏蔽，作为背景处理，标记为0；对于指定类别的像素值标记为1，将图像转化为二值图形式。5.如权利要求2所述可扩展的农田边界规整简化方法，其特征在于，步骤二中的对二值化图像进行传统数字图像处理操作包括：(1)使用图像的闭操作对二值图像进行处理，消除图像的小型空洞；将两个区域进行连接，形成连通域；(2)对处理后的图像进行连通域处理，使用计算机图形学中的种子填充法对图像进行处理，使用8联通条件进行连通域分析，得到若干使用不同像素值标记的连通域集合以及各连通域的中心点坐标以及面积大小；遍历集合，去除连通域面积大小小于100像素的区域；(3)对各连通域进行判断，使用轮廓提取算法提取各连通域的轮廓；获取轮廓上边界点集合；获取边界点个数，若边界点小于5个，则对区域进行标记。6.如权利要求2所述可扩展的农田边界规整简化方法，其特征在于，步骤三中的对提取的轮廓进行多边形近似并去除多余冗余点包括：(1)针对每一个符合的连通域的边界点，计算与连通域中心点距离，取P0为与中心点O的最大距离点；继续遍历连通域轮廓边界点，获取与P0点具有最大距离的点P1，使得P0P1点将连通域划分为A,B子区域；(2)对A,B区域的轮廓上的边界点数N
A
,N
B
进行统计，取m＝min(N
A
,N
B
)/10为一组的元素个数；(3)按照纵坐标大小分别对A、B区域轮廓边界点进行排序，取m个点为一组，若不足m个点的最后一组直接首尾相连，不进行后续处理。取每一组的中点坐标C(若中点坐标不止一个，取较大的作为中点坐标)，同时将首尾坐标分别记为PsPe，连接CPs,CPe，记作h
d1
,h
d2
，取每组最大径向距离h
max
＝max(h
d1
,h
d2...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾少宁，朱佳龙，饶云波，吴俊君，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：