[发明专利]一种杂草定位喷除系统及其定位喷除方法

权利要求书

1.一种杂草定位喷除方法，用于农作物的田间杂草定位及喷除，其特征在于，包括以下步骤：

S100，杂草定位，通过分析农作物的图像信息，根据该农作物的不变矩特征分析识别田间农作物，将该田间农作物区域以外的绿色植物均定位并标记为杂草；

S200，结果输出，根据标记的杂草信息输出控制指令；以及

S300，对靶喷药，根据该控制指令对杂草进行对靶喷药予以喷除；

其中，所述步骤S100进一步包括：

S101，图像采集，实时采集田间图像信息；

S102，图像处理，利用2G-R-B超绿模型灰度化所述步骤S101采集的田间图像，并将该灰度化的田间图像用OTSU自动阈值法二值化处理；

S103，模板特征提取，定义n维空间，对所述二值化处理的田间图像利用n*n模板进行特征提取，计算出该模板对应的不变矩值，采用扩展HU不变矩，得到6个不变矩特征值；

S104，特征匹配，对所述6个HU不变矩特征值利用最临近分类器法与预存的该田间作物的HU不变矩值进行特征匹配；以及

S105，作物定位，对所述步骤S104的匹配结果认定为杂草的对应图像进行标记；

在所述步骤S103中所述6个不变矩特征值的计算进一步包括：

S1031，采用离散情况下的不变矩，积分用求和代替，p+q阶几何矩m_pq定义为：

式中f(x,y)为图像的灰度，x，y为图像坐标；

S1032，定义p+q阶中心矩为：

式中是图像的重心坐标，其中

归一化的中心距定义为：

采用满足平移、旋转、比例不变的p+q≤3的7个不变矩，其公式如下：

通过(3)与(4)式计算出满足平移、旋转不变的新的不变矩；以及

S1033，扩展HU不变矩：

关于同一物体的两幅在对比度、比例、位置和旋转上都有差别的图像f₁(x,y)和f₂(x',y')，其相互关系用下式表示:

其中，k是对比度变化因子，C是比例变化因子，θ是旋转角，(a,b)分别是x方向和y方向上的位移，使用式(4)，分别对f₁(x,y)和f₂(x',y')计算出七个度量值，并使用变换公式(5)，进行变换组合后，得出一组具有对比度、比例、平移和旋转不变性的扩展HU不变矩:

将β₁,β₂,β₃,β₄,β₅,β₆作为作物的不变性特征，计算出所述n*n模板的6个不变矩特征值。

2.如权利要求1所述的杂草定位喷除方法，其特征在于，所述步骤S100还包括：

S106，图像遍历，对所述步骤S102二值化处理的田间图像从该田间图像的左上角开始从左到右、从上到下按顺序遍历，重复所述步骤S103至步骤S105，直到所有图像均被遍历一边为止。

3.如权利要求1所述的杂草定位喷除方法，其特征在于，所述步骤S104中，进一步包括：

S1041,在实时采集的所述田间图像中提取出具有代表性的单独叶片，利用所述公式(6)计算该单独叶片的6个HU不变矩特征值并作为该田间作物的HU不变矩值预存；以及

S1042，采用最临近分类器法进行匹配，将预存的该田间作物的HU不变矩值与步骤S103计算的n*n模板的6个不变矩特征值通过公式(7)进行计算：

其中，d(X,Y)为两个点X＝(x₁,x₂,...,x_n)和Y＝(y₁,y₂,...,y_n)的欧几里德距离，X,Y分别代表n维空间的一个点。