[发明专利]基于单幅图像的立木遮挡树枝识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及森林资源调查，尤其涉及一种基于单幅图像的立木遮挡树枝识别方法。

背景技术

森林是地球上重要的可更新的资源，是人类生存在必要条件，森林为多种生物提供了栖息的环境，是地球上最重要的生命维持系统。而树木又是森林的基本组成部分，现实情况中为了让树木更好的生长，需要将树木进行整枝。

目前整枝作业一般由人工完成，但是其作业效率低，劳动强度大，人力成本很高，并且有一定的安全隐患。为了解决上述问题，现有技术提供了一种遥控自动立木整枝机，该整枝机可以由人工操作遥控进行整枝作业，但是需要人工在现场仰头注视树木，当需要整枝时，通过遥控整枝机进行整枝作业。为了解决上述问题，北京林业大学提供了一种智能整枝机器人，该整枝机器人通过机器人的视觉系统自动识别立木树枝，完成整枝作业。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术存在如下问题：

现有技术中的整枝机器人是通过视觉系统自动识别立木树枝的，而整枝机器人的视觉系统在拍摄图像时，也会将待整枝的树木周围的其它树木的树枝也一起拍摄在图像中，一般将其它树木的树枝叫做遮挡枝；而现行的整枝机器人无法通过拍摄图像分辨出那些是遮挡枝，尤其是无法通过单幅图像分辨出那些是遮挡枝，造成了整枝机器人的误操作较多。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的具体实施方式提供一种基于单幅图像的立木遮挡树枝识别方法，上述方法能够分辨出遮挡枝，从而减少整枝机器人的误操作。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明具体实施方式提供一种基于单幅图像的立木遮挡树枝识别方法，所述方法包括：

将拍摄的立木图像进行图像预处理后，进行图像分割去掉所述立木图像的背景信息；

将去掉背景信息的所述立木图像的树干部分去除，得到多个树枝图像；

将多个所述树枝图像细化得到多个树枝骨架；

在判断出各个树枝骨架上的点符合线性关系时，对所述各个树枝骨架进行直线拟合，得出所述各个树枝骨架的直线方程；

根据任意二个树枝骨架直线方程的截距和斜率计算出任意二个树枝骨架对应二个树枝的相似度，在所述相似度大于设定值时，判断出所述二个树枝为遮挡树枝。

由上述本发明的具体实施例提供的技术方案可以看出，本发明的具体实施例所述的技术方案通过计算树枝的相似程度，并根据计算出的树枝相似程度的值来判断树枝是否为遮挡枝，从而减少整枝机器人的误操作。

附图说明

图1为本发明具体实施方式所述方法的流程图。

图2为本发明具体实施例1所述方法的流程图。

图3为本发明具体实施例1中的拍摄出的单幅图像。

图4为本发明具体实施例1中的去掉背景信息的立木图像。

图5为本发明具体实施例1中的多个树枝图像。

图6为本发明具体实施例1中的树枝骨架图像。

具体实施方式

本发明具体实施方式提供一种基于单幅图像的立木遮挡树枝识别方法，所述方法如图1所示，包括以下步骤：

步骤11、将拍摄的立木图像进行图像预处理后，进行图像分割去掉所述立木图像的背景信息；

该步骤中的图像预处理的方法可以采用滤波的方法降低噪声，以减低噪声对后期图像处理分析的影响，该滤波的方法可以采用中值滤波；该步骤中的进行图像分割去掉所述立木图像的背景信息可以通过以下方法实现，采用迭代阈值分割方法提取立木和树枝，去掉背景信息。

步骤12、将去掉背景信息的所述立木图像的树干部分去除，得到多个树枝图像；

实现该步骤的方法可以为，对去掉背景信息的立木图像采用数学形态学的基本运算-腐蚀和膨胀来实现树枝的提取。其实现的具体操作可以为，首先，对去掉背景信息的立木图像进行N次腐蚀，把树枝消除。然后再对该图像进行N+1次膨胀，从而得到树干图像；用去掉背景信息的立木图像减去树干图像，就得到了仅有多个树枝图像。

步骤13、将多个所述树枝图像细化得到多个树枝骨架；

实现该步骤的方法可以为，通过公式(1)对树枝图像进行细化，得到树枝的骨架。

A{B}＝(…((AB₁)B₂)…)B_n    (1)

步骤14、在判断出各个树枝骨架上的点符合线性关系时，对所述各个树枝骨架进行直线拟合，得出所述各个树枝骨架的直线方程；