[发明专利]基于纹理滤波和二维光谱特征空间判别相结合的小麦叶片白粉病斑标记方法

说明书

本发明涉及基于纹理滤波和二维光谱特征空间判别相结合的小麦叶片白粉病斑标记方法，与现有技术相比解决了难以统计小麦叶片白粉病害的缺陷。本发明包括以下步骤：源数据的获取和预处理；纹理滤波指数的获取；提取潜在的病害像元；提取病害像元并标记。本发明基于地面高光谱成像仪获取的“图谱合一”影像数据，自动、定量提取叶片上的白粉病斑像元，能够快速获取叶片精细严重度。

技术领域

本发明涉及图像识别处理技术领域，具体来说是基于纹理滤波和二维光谱特征空间判别相结合的小麦叶片白粉病斑标记方法。

背景技术

白粉病是由小麦白粉病菌(Erysiphe graminis DC.f.sp.tritici Marshsl)引起的病害，其属于低温、高湿、弱光型真菌性病害。病菌靠分生孢子或子囊孢子借气流传播到感病小麦叶片上，发生适温15～20℃，低于10℃发病缓慢。

白粉病在小麦整个生育期皆可发生，地上部各部位均可受害，但以叶片、叶鞘为重。患部表面初现白色霉点(此为病菌菌丝体及无性态的分孢梗和分生孢子)，后霉点转呈灰色至粉红色的霉斑，霉层中还可见许多针尖大的黑粒(此为病菌有性态的闭囊壳)，严重时霉斑连合成片，患部组织褪绿变黄以至干枯。而目前的小麦叶片病情评估仍沿用地面人工调查，采用目视评判为依据，根据发病叶片上白粉病菌丝覆盖叶片面积占叶片总面积的百分率确定对应的严重度级别，无法快速、实时、定量化地获取小麦叶片白粉病的为害等级。

因此，如何设计出一种能够快速标记出小麦叶片白粉病害的方法已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中难以统计小麦叶片白粉病害的缺陷，提供一种基于纹理滤波和二维光谱特征空间判别相结合的小麦叶片白粉病斑标记方法来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于纹理滤波和二维光谱特征空间判别相结合的小麦叶片白粉病斑标记方法，包括以下步骤：

源数据的获取和预处理，获取侵染白粉病的小麦叶片高光谱影像立方体，并进行数据预处理；

纹理滤波指数的获取，对高光谱影像立方体进行主成分变换，获得第一主成分PC1，并进行基于概率统计的滤波分析，得到纹理滤波指数；

提取潜在的病害像元，利用数据范围、平均值、方差三个纹理滤波指数进行假彩色合成，确定潜在病害像元；

提取病害像元并标记，构建光谱波段二维判别方程，通过光谱波段二维判别方程对潜在病害像元进行判断，确定出病害像元并进行标记。

所述的源数据的获取和预处理包括以下步骤：

将侵染白粉病的小麦叶片固定在黑布上，利用线阵推扫式成像光谱仪获取高光谱影像立方体；

将线阵推扫式成像光谱仪采集的BMP格式置换为影像格式。

所述纹理滤波指数的获取包括以下步骤：

以X＝(x₁,x₂,x₃,…,x_N)＝(X₁,X₂,X₃,…,X_P)^T表示一个P伪随机变量，代表小麦叶片高光谱立方体影像原始数据，其中N是高光谱立方体影像的像元数目，P是波段数目，

即x_i(i＝1,2,3,…,N)表示影像的第i个像元，x_j(j＝1,2,3,…,P)表示影像的第j个波段；

基于原始影像，计算影像各个波段的均值和协方差阵：