复杂背景下甜瓜果实分割算法-论文.pdf

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1、第30卷第2期农业工程学报Vo1．30No．21762014年1月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringJan．2014复杂背景下甜瓜果实分割算法王玉德，张学志(曲阜师范大学物理工程学院，曲阜273165)摘要：为解决复杂背景下甜瓜果实与背景图像分割的问题，该文提出了一种融合颜色特征和纹理特征的图像分割算法。首先，把采集到的甜瓜果实图像从RGB色彩空间分别转换到CIELAB和HSV色彩空间，应用a分量建立角度模型，根据甜瓜果实的颜色特点选取阈值并对图像作二值化处理；为

2、降低光照分布不均匀对图像分割的影响，采用HSV空间的HS颜色分量对果实图像进行阂值分割。在以上2种色彩空间分割的基础上，融合角度模型分割和HS闽值分割的结果，得到基于颜色特征的分割结果。然后，再按照图像的纹理特征对图像进行分割处理，融合按照颜色特征和纹理特征的分割结果。最后，为解决分割结果中的分割误差和边缘毛刺问题，以颜色特征分割的果实区域为限定条件，对按照融合特征分割的果实区域进行约束性区域生长，得到最终的图像分割结果。为了对该文提出算法的分割效果进行检验，采用超绿阈值分割算法和归一化差异指数算法(NDI)对试验图像进行分割，3种算法的平

3、均检出率分别为83．24％、43．12％、99．09％。对比3种分割算法的检出率和误检率，可以看出，该文提出的算法试验结果明显优于超绿阈值分割算法和归一化差异指数(NDI)分割算法。关键词：水果；图像分割；图像融合；特征提取；约束区域生长dofl0．3969~．issn．1002—6819．2014．02．023中图分类号：TN911．73文献标志码：A文章编号：1002～6819(2014)一02—0176—06王玉德，张学志．复杂背景下甜瓜果实分割算法[J]．农业工程学报，2014，30(2)：176—181．WangYude，Zhan

4、gXuezhi．Segmentmionalgorithmofmuskmelonfruitwithcomplexbackground[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(2)：176—181．(inChinesewithEnglishabstract)J使用超绿特征阈值算法辨别杂草。D．Stajnko等l7J0引言和A．B．Payne等使用归一化差异指数法图像分割是图像处理到图像分析的关键步骤，(n

5、ormalizeddifferenceindex，NDI)分别实现了苹果分割结果的优劣直接影响着图像特征提取、目标分和芒果与果树的分割，估计了果树的产量。上述研类等过程的性能。图像处理技术应用在农业生产中究中，主要利用颜色特征来实现农作物图像分割。实现农业生产自动化，必须解决农作物的图像分割基于上述研究，本文提出了一种融合颜色特征问题。国内外学者对农作物的分割技术和方法进行和纹理特征的图像分割算法，实现在复杂背景下农了许多研究，提出了很多的模型和方法。刁智华等作物果实与背景图像的有效分割。¨J使用超绿特征阈值分割模型实现复杂背景下棉花1图像

6、处理基础理论病叶害螨图像分割，取得了不错的效果。Perez等【2J提出利用RGB模型颜色特征因子的组合传统的图像分割技术受到硬件速度的制约，通(G．R)／(G+R)将彩色图像转化为灰度图像，实现了土常是基于灰度图像进行处理的。彩色图像较灰度图壤和植物的分割。江海洋等IjJ提出了一种新的多域像含有更丰富的信息，基于彩色图像的图像分割的多相水平集方法，解决了复杂背景下黄瓜叶片病斑性能更高。分割问题。Zhou等L4】使用RGB和HSI色彩空问中1．1色彩空间模型的色差法R-B和G—R检测出果树上的苹果。韩殿元CIELAB色彩空间又被称为La书b色

7、彩空间，等】提出了基于彩色通道相似性图像分割算法，算由L，a和b3个坐标轴组成，是一种均匀的颜法对叶片阴影、花斑等有很好的鲁棒性。Meyer等色空间[9,14,23]，适用于一切光源色或物体色的表示与计算。在CIELAB色彩空间中，2种颜色的视觉差异可以通过两点之间的距离来表示，适合做图像收稿F1期：2013-06．21修订口期：2013-09—30基金项目：山东省自然科学基金资助项目(NO．ZR2010FM023)分割和分析。在La颜色空间中，如图1所示，作者简介：王玉德(197O一)，男，山东临朐人，副教授，硕士生导师，一种颜色E在a平

8、面的投影点是F，过原点0和中国电子学会高级会员，主要从图像处理与模式别研究。曲阜静轩西路F点做直线f，它与a轴正方向的夹角是，的57号，曲阜师范大学，273165。Email．w