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《缺素叶片彩色图像颜色特征提取的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第18卷第4期农业工程学报Vol.18No.41502002年7月TransactionsoftheCSAEJuly2002缺素叶片彩色图像颜色特征提取的研究徐贵力,毛罕平,李萍萍(江苏大学)摘 要:在提取无土栽培番茄营养元素亏缺叶片彩色图像的颜色特征时,为了使颜色特征有效性不受叶片大小、形状和叶片背景噪声影响,对由几种常用颜色系统表示的叶片图像进行了统计算法、相关系数算法提取叶片颜色特征的研究,以上的方法未能获得很有效的颜色特征。最后,提出了百分率直方图法提取缺素叶片图像颜色特征,进行了除去图像中白色背景影响的研究,用百分率直方图取代一般直方图以解决叶片大小对颜色特征提取影响的研究,以及如何
2、确定提取颜色值区域的研究,此方法提取的颜色特征能理想地识别缺素番茄叶片,准确率在70%以上。关键词:计算机视觉;缺素叶片彩色图像;颜色特征提取;百分率直方图中图分类号:TP391文献标识码:A文章编号:100226819(2002)0420150205 无土栽培是设施农业中重要栽培方式之一,但景,所以在提取特征时应排除掉背景噪声的干扰,另是无土栽培中经常出现作物缺乏某种或多种营养元外要求提取的颜色特征有效性不受叶片大小和形状素的现象,特别在开花结果期间,这会严重影响作物影响。本文以番茄缺氮和缺钾的初期(肉眼很难辨别质量和产量,甚至绝产。如无土栽培的番茄在发生缺的时期)和正常叶片为例(分别随机
3、从样本集中取6素病时,经过专家来诊断病因,当症状不明显或比较个样本)进行了颜色特征提取研究。复杂时,专家也很难确诊。缺氮和缺钾在发病的初1 颜色系统的选择期,病症不易觉察,当症状可以被肉眼发现时,两者又容易混淆。用计算机视觉技术及早判断和采取相我们从常用的颜色系统RGB、HIS、Ohta和应措施,可减少生产损失。CIE1976均匀色系统中选取了RGB中的R、G、B、[1][4～7]1992年日本的穗波信雄等利用计算机视觉HIS和CIE1976均匀色系统。因为这3个颜色技术分别对缺乏钙、铁、镁营养元素的茨菇叶片进行系统对光源的变化敏感性不大,而且能比较理想地了露天图像采样,分别把整个叶片图像直方
4、图的形被区分,尤其是HSI系统的H(色调)和CIE1976均333状和位置作为特征,又用阈值法分割出叶片上病态匀色系统的明度和色度坐标L和a、b。部分和正常部分的面积比作为特征,但是提取的特2 缺素叶片图像的预处理[2]征区分效果不明显。YutakaSasaki等1999年利用计算机视觉技术对一种有病害斑点的作物叶片进对缺素叶片采样后,采用与叶片边缘相切的边行采样,研究正常部分和病斑部分的反射光谱曲线框作为图像边界对图片进行裁剪,从而大大减少了来判别作物的病因。近年来,在国内外很少见到有关白色背景对后期处理的影响。计算机视觉技术在作物缺素诊断方面的深入研究报采样时,系统难免受到外界的干扰,所以
5、图像中道。本文提出利用计算机视觉技术在作物缺素初期存在着一些噪声,对特征提取有不良影响。叶片本身就诊断出病因,以便及早采取相应措施减小损失。大的脉络也会对颜色特征的提取有不利影响,所以[3]番茄缺素的病症主要表现在叶片的颜色上,对叶片图像进行了滤波除噪。线性滤波方法具有低所以本文进行叶片颜色特征提取研究(纹理特征的通特性,去除噪声的同时也使图像的边缘变模糊,破提取研究另文报道)。在采样时,番茄的缺素叶片放坏了图像的原有特征,而中值滤波方法既能去除噪置在密闭光箱中的白色载台上,在一定光强和一定声又能保护图像的边缘,它是一种非线性处理方法。物距下进行拍摄采样。因叶片图像的周围有白色背中值滤波的窗口
6、一般有像素为3、5、7等几种正方形,经过实验分析,窗口的滤波效果更有利于区分缺收稿日期:2002201209素叶片。滤波效果如图1所示,图中的1为原图像,基金项目:江苏省自然科学基金项目(BK2001089)2为中值滤波后的图像,3是滤波去掉的噪声及叶片作者简介:徐贵力,博士生,主要研究方向图像处理与模式识别。镇江市 江苏大学机械工程学院,212013。E2mail:guilixu本身原有的脉络放大图。缺素叶片图像经过预处理@263.net后,再进行后期的颜色特征提取分析。©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserve
7、d. 第4期徐贵力等:缺素叶片彩色图像颜色特征提取的研究1513.2 百分率直方图法提取叶片图像颜色特征3.2.1 百分率直方图法的提出颜色直方图是颜色值的函数,描述的是图像中具有该颜色值的像数的个数,其横坐标是颜色值gk,纵坐标是该颜色值出现的频率P(gk),图3是3CIE1976均匀色系统b表示的缺素叶片图像的直方图。由于叶片的白色背景颜色值是一致的,所以叶片的背景在直方图中会聚集在这一颜色值
