[发明专利]玉米株型参数测量方法、系统、装置及存储介质

权利要求书

1.一种玉米株型参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取玉米植株侧视的图像，将图像进行预分割处理及玉米植株茎秆的矫正处理，得到矫正二值图；

对矫正二值图分别进行整体分析和骨架分析，得到玉米植株的整体参数和玉米植株路径，通过整体参数得到玉米植株的生长参数，其中，玉米植株路径包括叶片路经和茎秆路径；

基于矫正二值图和叶片路径确定玉米植株中每个叶片与茎秆连接处的点及叶片与茎秆的夹角三点，得到玉米植株的叶片参数和茎秆参数，其中，所述叶片参数包括叶片长度、叶片弯曲度及茎叶夹角，所述茎秆参数包括节间距和茎秆的粗细程度。

2.根据权利要求1所述玉米株型参数测量方法，其特征在于，所述将图像进行预分割处理及玉米植株茎秆的矫正处理，得到矫正二值图，包括以下步骤：

基于玉米植株侧视的图像获取包含玉米植株的有效区域，对有效区域进行分割处理得到初步结果；

对初步分割结果做断开叶片处理和分割边缘优化处理，得到原始二值图；

对原始二值图做边缘检测，得到边缘图；

边缘图做概率性霍夫变换，得到线段集合；

对线段集合做聚类，对每个聚类基于预设保留若干候选方向；

通过水平投影直方图沿着候选方向选择最佳的旋转方向，获得矫正二值图。

3.根据权利要求1所述玉米株型参数测量方法，其特征在于，所述对矫正二值图分别进行整体分析和骨架分析，得到玉米植株的整体参数和玉米植株路径，包括以下步骤：

提取所述矫正二值图最外层的轮廓，得到凸包围点及对应的凸包面积；

基于凸包围点得到外接矩形及最小外接矩形，进而得到玉米植株的整体参数，通过整体参数得到生长参数，其中，所述整体参数包括投影面积、凸包面积、外接矩形面积及最小外接矩形面积，生长参数为长宽比、紧凑度、绿色程度及参考种植密度，所述长宽比为所述外接矩形的长和宽之比；所述紧凑度为凸包面积与最小外接矩形面积之比。

4.根据权利要求3所述玉米株型参数测量方法，其特征在于，所述绿色程度表示特征图像的掩码区域的平均值，其中，特征图像的掩码区域为特征图像为2*G-R-B与原始二值图做掩码处理得到的，其中，G为RBG空间绿色通道图像，R为红色通道图像，B为绿色通道图像；

所述参考种植密度通过以下公式计算：1/(4*avg_w^2)，其中，avg_w＝(pw+cw)/2，pw和cw分别为以外接矩形的高为高与投影面积和凸包面积相等的矩形的宽。

5.根据权利要求1所述玉米株型参数测量方法，其特征在于，所述基于矫正二值图和叶片路径确定玉米植株中每个叶片的与茎秆连接处的点及叶片与茎秆的夹角三点，得到玉米植株的叶片参数和茎秆参数，包括以下步骤：

利用细化算法对矫正二值图进行骨架提取，得到骨架图，进而得到端点、关节点及线段；

对每个端点在校正二值图上进行特征值计算，包含：在端点为中心的小窗口内计算四条边上白色像素所占比例，筛选出叶片端点和非叶片端点；

以端点和关节点为顶点，以线段为边，构建邻接图；

利用最短路径在邻接图中获取每个端点到关节点的初步叶片路径；

基于邻接图判断环并提取环，得到环路径，根据预设叶片交错模型结合环路径对初步叶片路径进行修正处理，得到修正后叶片路径，其中，预设叶片交错模型将叶片交错的种类分为三类；

对修正后叶片路径确定茎秆路径及路径惟一性进行判断与过滤，得到修正后叶片路径的叶片与茎秆的连接点，即叶片根部位置。

6.根据权利要求1所述玉米株型参数测量方法，其特征在于，所述基于矫正二值图和叶片路径确定玉米植株中每个叶片的与茎秆连接处的点及叶片与茎秆的夹角三点，包括以下步骤：

将所有叶片路径按照朝向分为第一叶片路径和第二叶片路径；

对每个第一叶片路径和第二叶片路径在矫正二值图中确定上节点；

在矫正二值图中对每个第一叶片路径和第二叶片路径由骨架和轮廓边缘围成的前景区域及有效轮廓，并在有效轮廓中确定叶片与茎秆连接处的点；

对每个叶片路径确定该叶片与茎秆的夹角三点。