[发明专利]自然环境中的杂草的识别

说明书

可以提供一种用于识别自然环境中的杂草类型的方法。该方法包括接收处于早期生长阶段的杂草的数字图像以及相关元数据，绘制叶子的区域的轮廓，以及确定杂草是单子叶植物还是双子叶植物。此外，该方法包括确定生长阶段，以及使用多个所接收的元数据中的至少一个元数据以及在轮廓绘制期间、在确定杂草是单子叶植物还是双子叶植物期间，以及在杂草的生长阶段的确定期间确定的多个元数据到一组分类器的输入参数来确定由杂草名称识别的杂草类型和该确定的正确性的概率，该组分类器使用包括杂草类型名称以及每种杂草类型的多组元数据的存储装置。

技术领域

本发明一般涉及杂草识别，并且更具体地涉及用于识别自然环境中的杂草类型的方法。本发明进一步涉及用于识别自然环境中的杂草类型的识别系统以及计算机程序产品。

背景技术

农业目前正在经历其下一个发展阶段。在许多农业过程和一系列自动化举措实现工业化之后，农业过程中引入的高科技工具仍在继续。加入到此背景中，物联网(IoT)现象还不适用于农业。

由于农民对提高其收获产量以及降低其成本更关注，因此许多努力被投入到提高农业效率的措施。通过减少如田地中的害虫、疾病和杂草的因素，可以对产量产生相当大的影响。为了抗击杂草，农民因此使用除草剂，但这种处理通常涉及高昂的努力和成本。到目前为止，在使用除草剂时，农民需要依靠他们的经验和个人知识来识别杂草。这种专业知识可能无法被所有农业人员，因此在决定如何抗击现有杂草时的任何帮助都受到高度赞赏。此外，正确识别杂草，从而选择正确数量的正确除草剂，有助于节约资源和进一步保护环境。

在此之后，需要技术援助来识别农田中的杂草，而不需要在田间挑选潜在杂草植物的各个叶子的手动过程，并尝试使用一些文献来识别后台中的杂草类型。因此，本申请的目的是提供一种用于识别栽培作物中间的、自然环境中的杂草的方法和系统。

发明内容

该需求可以通过根据独立权利要求的用于识别自然环境中的杂草类型的方法、用于识别自然环境中的杂草类型的识别系统以及计算机程序产品来解决。

根据本发明的第一方面，可以提供一种用于基于自然环境中的杂草的数字图像识别杂草类型的方法。该方法可以包括接收数字图像，该数字图像包括表示栽培作物中间、自然环境中、处于早期生长阶段的杂草的数据。另外，可以接收与数字图像相关的元数据。

该方法可以进一步包括在数字图像内对具有RGB颜色模型中的预定义颜色和纹理规范的区域进行轮廓绘制，从而构建包括边界轮廓内的杂草的像素的至少一个轮廓区域，以及确定杂草是单子叶植物还是双子叶植物。

此外，该方法可以包括通过确定轮廓区域的接合中心来隔离杂草的至少单片叶子以及确定轮廓区域内的叶子数量来确定杂草的生长阶段。

该方法的另一个特征可以包括使用多个接收的元数据中的至少一个元数据以及在轮廓绘制期间、在确定杂草是单子叶植物还是双子叶植物期间，以及在杂草的生长阶段的确定期间确定的多个导出的元数据作为到一组分类器的输入参数来确定由杂草名称识别的杂草类型和该确定的正确性的概率。该组分类器可以具有到包括杂草类型名称以及每种杂草类型的多组元数据的存储装置的访问权。

根据本发明的另一方面，可以提供一种用于基于自然环境中的杂草的数字图像识别杂草类型的识别系统。识别系统可包括：接收单元，其适于接收数字图像以及与数字图像相关的元数据，该数字图像包括表示栽培作物中间、自然环境中、处于早期生长阶段的杂草的数据；轮廓绘制单元，其适于在数字图像内对具有在RGB颜色模型中的预定义颜色和纹理规范的区域进行轮廓绘制，从而构建包括边界内的杂草的像素的至少一个轮廓区域；以及第一分类器单元，其适于确定杂草是单子叶植物还是双子叶植物。

识别系统可进一步包括确定单元，该确定单元适于通过确定轮廓区域的接合中心来隔离杂草的至少单片叶子，以及确定轮廓区域内的叶子数量来确定杂草的生长阶段。