甘蔗種芽分類特征數(shù)據(jù)庫的建立方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及分類特征數(shù)據(jù)庫的建立方法領(lǐng)域，特別設(shè)及一種甘薦種芽分類特征數(shù) 據(jù)庫的建立方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 廣西是我國最大的甘薦產(chǎn)區(qū)，連續(xù)多年產(chǎn)量超過全國總產(chǎn)量的60%。目前大力推 廣的甘薦機械化種植技術(shù)無法實現(xiàn)種芽完好性檢測W及不能實現(xiàn)自動剔除種芽破損的甘 薦種的功能，進而不能保證新植甘薦的出芽率。現(xiàn)階段對于保證甘薦種芽完好的研究都是 通過定位甘薦莖節(jié)，間接確定甘薦種芽位置，然后控制切刀避開種芽位置，對甘薦種芽完好 性分類方法的研究基本上還是一片空白。
[0003] 種芽圖像特征豐富，有些是外觀特征，如種芽輪廓邊緣、顏色和紋理等，有些則需 要經(jīng)過數(shù)據(jù)變換才得到的特征，如灰度、矩和主成分等。而在眾多特征中，有些是完好或 破損種芽特有的，有些則是兩類種芽所共有的，如果不加W區(qū)別，對所有的特征數(shù)據(jù)進行分 析，則會造成"維度災(zāi)難"，即隨著特征數(shù)量的增多，種芽完好性的分類性能不但沒有提高， 反而退化了。因此，要從種芽的實際情況出發(fā)，選出有效的分類特征，實現(xiàn)種芽完好性分類。
[0004] 公開于該【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng) 當(dāng)被視為承認或W任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種甘薦種芽區(qū)域圖像特征庫的建立方法，提高種芽完好 性的分類性能。
[0006] 一種甘薦種芽分類特征數(shù)據(jù)庫的建立方法，包括W下步驟：
[0007] (1)采集甘薦種芽圖像樣本，種芽圖像樣本包括完好種芽圖像和破損種芽圖像；
[000引 似截取甘薦圖像的種芽區(qū)域；
[0009] (3)確定種芽的有效分類特征，種芽有效分類特征為種芽區(qū)域圖像的灰度最大值、 灰度最小值、灰度平均值、灰度值中位數(shù)W及灰度值標(biāo)準(zhǔn)差；
[0010] (4)種芽區(qū)域圖像特征庫建立。
[0011] 優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述步驟（2)中截取甘薦圖像的種芽區(qū)域包括W下步 驟：
[0012] a.建立種芽區(qū)域位置分析圖；
[0013] b.對甘薦莖桿邊緣進行檢測；
[0014] C.確定甘薦莖桿上、下邊緣的縱坐標(biāo)；
[001引 d.種芽區(qū)域截取。
[0016] 優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述步驟b為基于Canny算子的莖桿邊緣檢測。
[0017] 優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述步驟C為采用化U曲變換的邊緣直線提取，確定甘 薦莖桿上、下邊緣的縱坐標(biāo)。
[0018] 優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述步驟（3)確定種芽的有效分類特征，包括w下步 驟：
[0019] a.特征篩選，篩選完好種芽特征圖和破損種芽特征圖；
[0020] b.對完好種芽特征圖和破損種芽特征圖進行灰度處理，建立灰度立方圖；
[0021] C.根據(jù)灰度直方圖，記錄相應(yīng)的最大灰度值和最小灰度值，構(gòu)建灰度極值表，作出 極值分析圖，確定灰度最大值和灰度最小值是種芽完好性分類的有效特征；
[0022] d.分析完好和破損種芽區(qū)域圖像的灰度平均值特征，確定灰度平均值是種芽完好 性分類的有效特征；
[0023] e.確定灰度值中位數(shù)是種芽完好性分類的有效特征；
[0024] f.確定灰度值的標(biāo)準(zhǔn)差是種芽完好性分類的有效特征。
[00巧]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述步驟d確定灰度平均值是種芽完好性分類的有效 特征，采用如下的方法：在一幅像素aXb的圖像中，共有（aXb)個像素點，分別對應(yīng)于 (aXb)個灰度值，用ki表示第i個像素點的灰度值，則圖像最大、最小灰度值可寫成如下的 數(shù)學(xué)表達形式：
[0026] maxGii，Iv··，kaxb)
[0027] min(ki,Iv··，kaxb)
[0028] 種芽區(qū)域圖像的整體亮度是亮度平均水平的體現(xiàn)，而亮度和灰度值正相關(guān)，因此 可用灰度平均值表征圖像的整體亮度，其數(shù)學(xué)表達式為：
[0029]
[0030] 優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述步驟e確定灰度值中位數(shù)是種芽完好性分類的有 效特征，采用如下的方法：先將ki，k2,k3……kgxb按小到大順序排列，然后從灰度值順序數(shù) 列中找出
'其表達式為：
[0031]
[0032] 優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述步驟f確定灰度值的標(biāo)準(zhǔn)差是種芽完好性分類的 有效特征，采用如下的表達式為：
[0033]
[0034] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了
[0035] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明甘薦種芽分類特征數(shù)據(jù)庫的 建立方法，分析整幅種芽圖像，發(fā)現(xiàn)莖桿表面特征復(fù)雜，為了排除無關(guān)圖像的干擾，提出種 芽區(qū)域截取方法。采用種芽中屯、坐標(biāo)定位的截取方法，成功截取種芽區(qū)域；并W種芽區(qū)域為 對象，分析種芽圖像特征，優(yōu)選差異最顯著的灰度特征作為有效的分類特征；提取種芽區(qū)域 圖像特征，建立特征庫。利用本發(fā)明的甘薦種芽分類特征數(shù)據(jù)庫，采用分類方法對甘薦種芽 完好性進行分類，可有效且準(zhǔn)確對種芽完好性進行分類。
【附圖說明】
[0036] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的甘薦種芽分類特征數(shù)據(jù)庫的建立方法中建立種芽區(qū)域位置 分析圖中甘薦種芽圖像圖。
[0037] 圖2是根據(jù)圖1實際莖節(jié)和莖桿邊緣演變成的甘薦種芽位置示意圖。
[0038] 圖3為完好種芽特征圖，圖3包括有圖3-1、圖3-2、圖3-3、圖3-4、圖3-5、圖3-6。
[0039] 圖4為破損種芽特征圖，圖4包括有圖4-1、圖4-2、圖4-3、圖4-4、圖4-5、圖4-6。
[0040] 圖5是根據(jù)圖3完好種芽特征圖做出的灰度直方圖，包括圖5-1、圖5-2、圖5-3、圖 5- 4、圖 5-5、圖 5-6。
[0041] 圖6是根據(jù)圖4破損種芽特征圖做出的灰度直方圖，包括圖6-1、圖6-2、圖6-3、圖 6- 4、圖 6-5、圖 6-6。
[0042] 圖7是灰度極值最大值的極值分析圖。
[0043] 圖8是灰度極值最小值的極值分析圖。
[0044] 圖9是灰度最大值特征范圍圖。
[0045] 圖10是灰度最小值特征范圍圖。
【具體實施方式】
[0046] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保 護范圍并不受【具體實施方式】的限制。
[0047] 除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語"包括"或其變 換如"包含"或"包括有"等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它 元件或其它組成部分。
[0048] 一種甘薦種芽分類特征數(shù)據(jù)庫的建立方法，包括W下步驟：
[0049] 1.采集甘薦種芽圖像樣本，種芽圖像樣本包括完好種芽圖像和破損種芽圖像；
[0050] 2.截取甘薦圖像的種芽區(qū)域泡括W下步驟：
[0051] (1)建立種芽區(qū)域位置分析圖；
[005引圖1是甘薦種芽圖像圖，如果將莖桿上、下邊緣和莖節(jié)邊緣近似地看成；條直線， 則它們構(gòu)成橫向的"U"字型，種芽落在"U"型底部；經(jīng)過簡化，由圖1的實際莖節(jié)和莖桿邊 緣演變成圖2所示的甘薦種芽位置示意圖。
[0053] 在圖2中楠圓代表種芽。如果在種芽圖像采集過程中，事先調(diào)整種芽的成像角度 和成像位置，如圖1所示保證種芽區(qū)域落在莖桿邊緣的中間位置，則只要確定莖桿上、下邊 緣在整幅圖像y方向的位置yi和72,同時確定莖節(jié)的X方向位置XI，即可聯(lián)立式子（1)，（2)、 (3)和（4)，求得種芽區(qū)域中屯、在整幅圖像中的坐標(biāo)位置0(x，y)。
[0054] X=X1+L3 (1)
[00巧]y =Yi+Lz (2)
[0056] (3)
[0057] Li=|yι-γ2 (4)
[0058] 其中L3表示莖節(jié)與種芽圓屯、位置距離，可對多個莖節(jié)，進行重復(fù)測量，取平均值獲 得。
[0059] 然后^坐標(biāo)位置0(x，y)為圓心截取半徑為R的圓；或者W〇(x，y)為中心上下、 左右四個方向各自擴展長度^A，確定邊長為A的正方形，都可W截取種芽區(qū)域。其中R與 A的值確定種芽區(qū)域?qū)嶋H像素面積的大小。
[0060] 因為甘薦莖桿邊緣檢測和提取相對容易，所W通過上述的物理分割方法，能夠準(zhǔn) 確可靠地截取種芽目標(biāo)區(qū)域圖像，解決種芽區(qū)域分割難題，同時保留了種芽區(qū)域原有的特 征，避免了圖像分割處理對種芽完好性分類信息的干擾。
[0061] (2)對甘薦莖桿邊緣進行檢測；
[0062] 由截取原理可知，種芽區(qū)域的截取是W莖桿邊緣的縱坐標(biāo)和莖節(jié)的橫坐標(biāo)