[发明专利]基于因子迭代的茶树嫩芽智能识别方法

说明书

基于因子迭代的茶树嫩芽智能识别方法，包括如下步骤：彩色图像采集；设定R、G、B三个分量关系式；参数的取值范围选定；参数迭代步长设定；符合条件参数评价标准设定；迭代区域选择；迭代计算；确定色彩因子；对原始茶树图像进行图像分割；面积滤波。本发明能够很好的将嫩芽从复杂背景中分割出来，提出的色彩因子经过大量实验表明，对于不同品种、不同地域的茶叶均具有较强的通用性，同时对光照强度的变化具有较好的适应性，本发明的嫩芽识别算法较前期他人的研究方法具有明显的优越性，识别率高，运算时间短。

技术领域

本发明属于农业技术领域，具体涉及基于因子迭代的茶树嫩芽智能识别方法，是一种自然背景下茶树嫩芽的识别方法。

背景技术

制作名优绿茶对所选取的芽叶非常讲究，因此国内外目前无一例外地只能靠人工采摘，人工采茶劳动强度大、工作效率低，而且采摘不及时会严重地影响茶叶质量和茶树下一轮新梢的生长，名优绿茶采摘难问题日渐突出，已成为制约名优绿茶可持续发展的现实问题。因此，茶园急需一种工作效率高，可实现智能化茶叶采摘的采茶机器人。其中，嫩芽的智能识别则是采茶机器人的一项关键技术。

从上世纪七十年代开始，计算机视觉在农业领域的应用已得到了广泛的关注，近年已有学者开始了基于计算机视觉的嫩芽智能识别研究，当前研究基本有四类，第一种是基于嫩芽与老叶的颜色差异化加以识别，第二类是结合嫩芽颜色与形态综合考虑进行嫩芽识别，第三类是使用光谱分析的方法识别嫩芽，第四类是采用深度学习的方式实现嫩芽的识别。虽然当前对嫩芽识别的研究种类相对比较丰富，但是还未有可以有效的将嫩芽识别出来的算法。因此，需要一种新的嫩芽识别算法，能够用于采茶机器人视觉系统，替代人工实现老叶和嫩芽的有效识别。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种基于因子迭代的茶树嫩芽智能识别方法，该方法可以高效的、准确的将嫩芽从复杂自然背景环境中分割出来，实现嫩芽的智能识别。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于因子迭代的茶树嫩芽智能识别方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：采集彩色图像，彩色图像中包括新梢嫩芽及复杂背景；

第二步：设定R、G、B三个分量的线性关系式；

第三步：选定线性关系式中的参数取值范围；

第四步：设定参数迭代步长；

第五步：设定符合条件参数评价标准；

第六步：选择迭代区域；

第七步：迭代计算，记录参数取值范围内满足参数评价标准的组值，并对其取平均值；

第八步：根据组值平均结果确定色彩因子；

第九步：使用色彩因子对原始茶树图像进行图像分割；

第十步：对于图像分割后的图像，使用面积滤波法，将嫩芽从复杂背景中识别出来。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

进一步地，所述第二步中，将R、G、B三个分量联合起来考虑，假定G与B分量之间、B与R分量之间、R与G分量之间均存在一种线性关系：k₁*G+k₂*B+k₃*R＞T，其中k₁、k₂、k₃、T表示线性关系式中的参数。

进一步地，所述第三步中，各个像素点的R、G、B三个分量的取值均在[0，255]范围之内，由此确定k₁、k₂、k₃以及T的取值范围。