[发明专利]一种无人机航拍图像大豆作物行分割方法

摘要

本发明公开了一种无人机航拍图像大豆作物行分割方法。首先进行航拍大豆作物图像分割，进一步基于行扫描确定作物行上下边界，基于列扫描确定作物行左右边界，同时确定作物行外接矩形的左、右参考顶点对，基于左右参考顶点对匹配实现作物行外接矩形提取，基于同行和同列的作物行外接矩形实现孤立左右参考顶点对的外接矩形提取，对获得的外接矩形矩阵进行列欠分割元素分割和列对齐，行欠分割元素分割和行对齐，以及“零元素”分割操作，最终提取出整副图像的作物行外接矩形。应用本发明可实现无人机航拍大豆作物图像中作物行的分割，为应用无人机航拍图像实现基于作物行颜色、面积、高度等指标的大豆育种选种工作奠定了技术基础。

主权项

1.一种无人机航拍图像大豆作物行分割方法，其特征在于，包括如下步骤：1.1)图像分割：采用基于归一化绿红色差OTSU自动阈值图像分割算法对无人机航拍m行×n列大豆作物图像S进行图像分割，获得二值图像I；1.2)基于行扫描的作物行上下边界提取：将图像I横向分割成H个图像块；对每个图像块进行行扫描；根据相邻扫描行上前景像素数从零到非零、从非零到零的变化确定作物行上、下边界在图像I中的y坐标；1.3)基于列扫描的作物行左右边界及外接矩形矩阵提取：将图像I纵向分割成V个图像块；对每个图像块进行列扫描；根据相邻扫描列上前景像素数从零到非零变化提取作物行左边界；提取作物行外接矩形的左上、左下参考顶点对；根据相邻扫描列上前景像素数从非零到零变化提取作物行右边界；提取作物行外接矩形的右上、右下参考顶点对；同时通过右、左参考顶点对间匹配提取相应作物行外接矩形的4个顶点；完成当前列扫描后，获得当前列上作物行外接矩形列，其中每个外接矩形为一个元素，每个元素存有该外接矩形左上、右下顶点图像坐标；根据当前列上已有外接矩形的左上、右下顶点图像坐标提取当前列中未匹配的孤立左、右参考顶点对对应作物行外接矩形，按序插入当前外接矩形列；完成当前图像块列扫描后，获得当前图像块作物行外接矩形矩阵存入当前图像作物行外接矩形矩阵中；根据当前图像块已处理行数调整下一图像块起始行，进行下一图像块列扫描，直至完成整副图像的列扫描；1.4)元素行高及列宽最小值、均值计算：求外接矩形矩阵中，外接矩形行高(外接矩形上下边距离)及列宽(外接矩形左右边距离)的最小值，并求大于最小值的行高、列宽的均值RowHAve、ColWAve；1.5)列欠分割元素分割：扫描外接矩形矩阵中各元素，若元素宽度是列宽均值的N_c倍，且大于阈值T_c，则将该元素横向等分为N_c个元素；1.6)列对齐：扫描外接矩形矩阵中各列，通过将每列中左上顶点x坐标与该列所有元素的左上顶点x坐标最小值的差值大于阈值T_w的各元素及与其同行的右侧元素顺序右移实现外接矩形矩阵的列对齐；1.7)行欠分割元素分割：扫描外接矩形矩阵中各元素，若元素行高是行高均值的N_r倍，且大于阈值T_r，将该元素纵向等分为N_r个元素；1.8)行对齐：扫描外接矩形矩阵中各行，通过将每行中左上顶点y坐标与该行所有元素的左上顶点y坐标最小值的差值大于阈值T_h的各元素及与其同列的下方元素顺序下移实现外接矩形矩阵的行对齐；1.9)“零元素”分割：“零元素”指外接矩形矩阵中，无外接矩形的空缺元素，即该元素对应的作物行外接矩形未被提取，“零元素”的左上、右下顶点图像坐标均为0；根据“零元素”所在行、列中其他非“零元素”的左上、右下顶点图像坐标和平均列宽确定“零元素”的左上、右下顶点图像坐标。