[发明专利]基于改进的链码法的棉花顶检测方法

说明书

本发明涉及图像处理领域，具体涉及一种基于改进的链码法的棉花顶检测方法。包括：采集棉花株顶轮廓二值图像；获取棉花株顶轮廓中每一个边界点的链码方向；以第一个边界点为中心设置窗口，获取下一个边界点的链码方向，判断每次窗口步长增加后下一边界点的链码方向与该边界点是否相同，若相同，将方向相同的连续边界点的链码合并；若不同，以不同的边界点设置窗口，遍历所有边界点的链码；计算棉花株顶的几何特征，将几何特征输入神经网络进行训练，检测棉花株顶图像中的棉花株顶轮廓区域。本发明利用动态窗口压缩链码长度，大大减少了数据存储，从而在优化计算结果的同时保证对叶的特征提取更精确。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体涉及一种基于改进的链码法的棉花顶检测方法。

背景技术

棉花是我国非常重要的农作物之一，是农业生产的四类基础农产品，国内每年棉花的消耗量和进口量均非常庞大，基于精确农业技术的前提下，棉花的种植和管理技术也实现了高度自动化控制，棉花不同于其他植物，它有独特的生长特性即有无限生长的特点，为控制株高和后期无效果枝的生长，打顶是一项有效的措施，研究和生产实践证明，通过摘除顶心，能控制主茎的生长。

目前，棉花打顶技术有人工打顶、化学封顶和机械打顶等3种方法。人工打顶掐掉顶芽及部分幼嫩叶片，费工费时，劳动效率低，制约了棉花生产轻简化、规模化、精准化和机械化作业；自动化去顶技术因为棉花顶的形状不规则、枝叶娇嫩，易损毁等特性，难以得到应用，现有的棉花打顶设备在进行打顶工作时，经常会对棉花植株的其他枝叶造成损伤，会影响棉花产量和经济收益，所以还需要针对精准打顶进行深入研究。

因此，本发明提出了一种基于改进的链码法的棉花顶检测方法，通过对传统的链码法进行优化获取棉花株顶轮廓，并利用神经网络检测棉花株顶的两叶一芽轮廓区域。

发明内容

本发明提供一种基于改进的链码法的棉花顶检测方法，以解决现有的问题，包括：

采集棉花株顶轮廓图像；获取棉花株顶轮廓中每一个边界点的链码方向；以第一个边界点为中心设置窗口，获取下一个边界点的链码方向，判断每次窗口步长增加后下一边界点的链码方向与该边界点是否相同，若相同，将方向相同的连续边界点的链码合并；若不同，保留该不同边界点的链码，以不同的边界点为新的中心设置窗口，重复遍历所有边界点的链码；计算棉花株顶的几何特征，将几何特征输入神经网络进行训练，检测棉花株顶图像中的棉花株顶轮廓区域。

根据本发明提出的技术手段，通过对图像进行预处理，将棉花株顶两叶一芽的轮廓图像进行合并，克服了传统链码法只能跟踪一部分轮廓的局限性，同时利用动态窗口压缩链码长度，大大减少了数据的存储量，从而在优化计算结果的同时保证对棉花株顶轮廓的特征提取更精确，能够大大提高自动化棉花打顶的精确度。

本发明采用如下技术方案，一种基于改进的链码法的棉花顶检测方法，包括：

S1.采集棉花株顶灰度图像并二值化，将所述棉花株顶二值图像中两叶一芽轮廓区域进行合并，得到棉花株顶轮廓二值图像。

S2.利用链码法对棉花株顶轮廓二值图像进行编码，得到棉花株顶轮廓每一个边界点的链码。

S3.以棉花株顶轮廓中的第一个边界点为中心设置初始窗口，获取该初始窗口中下一个边界点的链码方向，若窗口中下一边界点的链码方向与该边界点的链码方向相同，增加初始窗口步长；若下一边界点的链码方向与该边界点的链码方向不同，以不同的边界点为新的中心利用初始窗口再次进行遍历，直至将所有边界点的链码遍历完成；得到遍历过程中所有窗口的步长及每个窗口中所包含的链码。

S4. 将获得的每一个窗口中所包含的链码进行合并得到遍历后棉花株顶轮廓中新的边界点链码。

S5.利用得到的棉花株顶轮廓中新的边界点链码及每个窗口的步长获取棉花株顶轮廓区域的几何特征。