玉米果穗有序圖像的拼接方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種玉米果穗有序圖像的拼接方法，包括以下步驟：S1、獲取多張含有玉米果穗的有序彩色圖像，通過(guò)圖像預(yù)處理建立玉米果穗的輪廓，得到玉米果穗圖像；S2、利用軸向畸變校正法，將所述玉米果穗圖像校正到基準(zhǔn)高度；S3、計(jì)算每個(gè)玉米果穗圖像上對(duì)應(yīng)的分裂點(diǎn)集；S4、對(duì)經(jīng)過(guò)軸向畸變校正后的玉米果穗圖像進(jìn)行分割，確定位于所述分裂點(diǎn)集的玉米籽粒圖像及所述分裂點(diǎn)集內(nèi)部的玉米籽粒圖像；S5、將所述位于分裂點(diǎn)集的玉米籽粒圖像及分裂點(diǎn)集內(nèi)部的玉米籽粒圖像進(jìn)行拼接，得到包含玉米果穗所有籽粒的全景圖像；本發(fā)明專利技術(shù)可以防止拼接邊緣存在感興趣目標(biāo)畸變的問(wèn)題，其魯棒性強(qiáng)，拼接出的玉米籽粒全景圖可用于準(zhǔn)確計(jì)算考種指標(biāo)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及計(jì)算機(jī)圖像處理
，特別涉及一種。
技術(shù)介紹
玉米果穗圖像分割，是進(jìn)行自動(dòng)化考種的核心問(wèn)題之一，基于計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)化考種，其效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)，有利于大規(guī)模大范圍的應(yīng)用實(shí)施，可以降低人力成本，促進(jìn)考種工作的標(biāo)準(zhǔn)化；目前，玉米果穗圖像的考種方法主要還是基于單張圖像獲取的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得到，可是單張圖像中包含的果穗信息并不完整，利用這種不完整信息得到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)雖能反映果穗的概況，卻難以準(zhǔn)確反映果穗的個(gè)體特征；另外，使用單張圖像計(jì)算得到的穗行數(shù)、粒數(shù)、禿尖等重要指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果誤差較大，一般需要建立經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行進(jìn)一步推導(dǎo)，而且對(duì)于同一果穗不同角度拍攝的圖像來(lái)說(shuō)，計(jì)算和分析的結(jié)果也不穩(wěn)定。為了滿足精確考種的需要，利用有序拍攝的多張玉米果穗圖像，通過(guò)圖像信息融合得到整個(gè)果穗的表面特征，可以為精確考種提供理想數(shù)據(jù)。目前，基于多張圖像的信息融合技術(shù)已有大量應(yīng)用，但一般用于大規(guī)模場(chǎng)景的圖像融合，融合圖像的結(jié)果主要為了滿足視覺(jué)效果需要，在圖像拼接的邊緣往往通過(guò)平滑技術(shù)進(jìn)行模糊處理，使得在邊界細(xì)節(jié)特征上表達(dá)不精準(zhǔn)；另外，當(dāng)前有序圖像拼接一般都是基于像素級(jí)別的拼接，對(duì)輸入圖像的要求較高，并且在拼接邊界上也難以達(dá)到像素級(jí)別的準(zhǔn)確匹配，一旦拼接邊界存在明顯錯(cuò)位，則基于拼接圖像的圖像分割質(zhì)量難以保證，即使通過(guò)平滑計(jì)算對(duì)拼接邊界進(jìn)行融合處理，也會(huì)導(dǎo)致邊界上感興趣目標(biāo)的顏色和形狀發(fā)生畸變。對(duì)于玉米果穗圖像這種圖像分辨率不高、局部紋理細(xì)節(jié)特征差異明顯、拼接精度要求較高的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，常規(guī)的圖像拼接方法難以滿足要求。因此，現(xiàn)有技術(shù)中基于多張玉米果穗圖像進(jìn)行考種，存在的最大困難是圖像拼接，而目前還沒(méi)有滿足精準(zhǔn)考種需求的玉米果穗有序圖像拼接方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供一種，以克服現(xiàn)有技術(shù)中在拼接邊緣存在感興趣目標(biāo)畸變的問(wèn)題，使得拼接后的玉米果穗全景圖可以精準(zhǔn)的反應(yīng)玉米籽粒的信肩、O為實(shí)現(xiàn)以上目的，本專利技術(shù)通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)—種，包括以下步驟SI、獲取多張含有玉米果穗的有序彩色圖像，通過(guò)圖像預(yù)處理建立玉米果穗的輪廓，得到玉米果穗圖像；S2、利用軸向畸變校正法，將所述玉米果穗圖像校正到基準(zhǔn)高度；S3、根據(jù)軸向畸變校正后的玉米果穗圖像，計(jì)算每個(gè)玉米果穗圖像上對(duì)應(yīng)的分裂點(diǎn)集；S4、對(duì)經(jīng)過(guò)軸向畸變校正后的玉米果穗圖像進(jìn)行分割，確定位于所述分裂點(diǎn)集的玉米籽粒圖像及所述分裂點(diǎn)集內(nèi)部的玉米籽粒圖像；S5、將所述位于分裂點(diǎn)集的玉米籽粒圖像及分裂點(diǎn)集內(nèi)部的玉米籽粒圖像進(jìn)行拼接，得到包含玉米果穗所有籽粒的全景圖像。優(yōu)選的，所述步驟SI進(jìn)一步包括S11、獲取多張含有玉米果穗的有序彩色圖像并將其轉(zhuǎn)化成灰度圖像，確定背景閥值；S12、利用所述背景閥值對(duì)所述灰度圖像進(jìn)行二值化，根據(jù)形態(tài)學(xué)運(yùn)算對(duì)所述二值化圖像建立玉米果穗的輪廓；S13、利用所述二值化圖像建立的玉米果穗輪廓，得到玉米果穗圖像；所述玉米果穗圖像為僅包含玉米果穗的有序彩色圖像、灰度圖像及二值化圖像。優(yōu)選的，所述多張含有玉米果穗的有序彩色圖像是通過(guò)圍繞玉米果穗中心軸、按順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蚺臄z得到，該相機(jī)位置與所述玉米果穗中心軸的距離不變，且任意兩張相鄰圖像的拍攝夾角相同。優(yōu)選的，所述步驟S2進(jìn)一步包括S21、計(jì)算每張玉米果穗圖像的OBB包圍盒，以所述OBB包圍盒的長(zhǎng)軸所在方向作為Z軸，以其短軸所在方向作為X軸并建立坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系的原點(diǎn)為所述OBB包圍盒短軸的中心點(diǎn)；其中，所述Z軸為玉米果穗的中心軸所在的方向；S22、旋轉(zhuǎn)所述玉米果穗圖像，使Z軸垂直于水平方向；S23、計(jì)算所述每張玉米果穗圖像中各玉米果穗輪廓高度的平均值，得到基準(zhǔn)高度，將旋轉(zhuǎn)后的每個(gè)玉米果穗圖像縮放到該基準(zhǔn)高度，得到軸向畸變校正后的玉米果穗圖像；所述軸向畸變校正后的玉米果穗圖像包括畸變校正后的僅包含玉米果穗的有序彩色圖像、灰度圖像及二值化圖像。優(yōu)選的，所述步驟S3進(jìn)一步包括S31、基于所述軸向畸變校正后的僅包含玉米果穗的有序二值化圖像，提取每張圖像中的玉米果穗輪廓，將每個(gè)玉米果穗輪廓分裂為左中右三組點(diǎn)集；S32、根據(jù)所述三組點(diǎn)集，計(jì)算每個(gè)玉米果穗圖像上對(duì)應(yīng)的分裂點(diǎn)集。優(yōu)選的，所述步驟S31進(jìn)一步包括S311、基于所述軸向畸變校正后的僅包含玉米果穗的有序二值化圖像，提取每張圖像中的玉米果穗輪廓；S312、從所有輪廓像素點(diǎn)中找到其在Z軸坐標(biāo)方向上的極值點(diǎn)；S313、從所有位于極值點(diǎn)范圍內(nèi)的Z軸上像素點(diǎn)中檢索出其在X軸方向上距離最大的兩個(gè)像素點(diǎn)，分別將該兩像素點(diǎn)作為每個(gè)玉米果穗輪廓的左右輪廓點(diǎn)，從而得到每個(gè)玉米果穗輪廓的左右輪廓點(diǎn)集；S314、根據(jù)所述每個(gè)玉米果穗輪廓的各左右輪廓點(diǎn)，計(jì)算出左右輪廓點(diǎn)連線的中點(diǎn)，將該中點(diǎn)作為每個(gè)玉米果穗輪廓的中心點(diǎn)，從而得到每個(gè)玉米果穗輪廓的中心點(diǎn)集。優(yōu)選的,所述步驟S32進(jìn)一步包括S321、以每個(gè)玉米果穗輪廓的中心點(diǎn)為中心，以其對(duì)應(yīng)的左右輪廓點(diǎn)之間的連線作為直徑，建立每個(gè)玉米果穗的橫剖面；S322、計(jì)算任意兩張相鄰玉米果穗圖像的拍攝夾角，在所述果穗橫剖面上，以所述玉米果穗輪廓的中心點(diǎn)為頂點(diǎn)，垂直于其左右輪廓點(diǎn)連線的直線為角平分線，形成所述拍攝夾角并與該橫剖面交于兩點(diǎn)；S323、計(jì)算該兩交點(diǎn)到所述左右輪廓點(diǎn)連線的投影，該兩投影點(diǎn)為所述玉米果穗輪廓的中心點(diǎn)對(duì)應(yīng)的左右分裂點(diǎn)，從而得到每個(gè)玉米果穗圖像上對(duì)應(yīng)的分裂點(diǎn)集。優(yōu)選的，所述步驟S4進(jìn)一步包括S41、對(duì)所述軸向畸變校正后的僅包含玉米果穗的有序彩色圖像及灰度圖像進(jìn)行分割，得到玉米籽粒圖像；S42、基于所述玉米籽粒圖像，將每張玉米籽粒圖像中的左分裂點(diǎn)集作為種子點(diǎn)， 得到左分裂點(diǎn)集的玉米籽粒圖像；S42、將每張玉米籽粒圖像中的右分裂點(diǎn)集作為種子點(diǎn)，得到右分裂點(diǎn)集的玉米籽粒圖像；S43、將所述左右分裂點(diǎn)集作為約束，得到位于所述左右分裂點(diǎn)內(nèi)部的玉米籽粒圖像，從而得到所述分裂點(diǎn)集的玉米籽粒圖像及所述分裂點(diǎn)集內(nèi)部的玉米籽粒圖像。優(yōu)選的,所述步驟S5進(jìn)一步包括S51、建立一張空白的全景圖像，將第一張位于所述左右分裂點(diǎn)內(nèi)部的玉米籽粒圖像復(fù)制到該空白的全景圖像中；S52、按圖像獲取次序，將剩余的位于所述左右分裂點(diǎn)內(nèi)部的玉米籽粒圖像依次復(fù)制到所述步驟S51的全景圖像中；在所述全景圖像中添加所述分裂點(diǎn)集的玉米籽粒圖像， 得到包含玉米果穗所有籽粒的全景圖像。優(yōu)選的，所述多張含有玉米果穗的有序彩色圖像至少為三張。本專利技術(shù)通過(guò)提供一種，其使用軸向畸變校正方法重建所有輸入圖像中果穗輪廓，為其后圖像拼接提供標(biāo)準(zhǔn)化輸入數(shù)據(jù)；利用果穗輪廓分裂-分裂邊界確定-籽粒分割-籽粒拼接方法，從多組圖像中準(zhǔn)確提取出玉米籽?；冏钚〉膱D像分裂點(diǎn)集，拼接出包含了果穗所有籽粒信息的全景圖，為玉米果穗考種的精確計(jì)算提供了理想數(shù)據(jù)，防止了拼接邊緣存在感興趣目標(biāo)畸變的問(wèn)題；本專利技術(shù)魯棒性強(qiáng)，拼接出的玉米籽粒全景圖可以準(zhǔn)確計(jì)算玉米果穗的穗粒數(shù)等重要考種指標(biāo)。附圖說(shuō)明圖I為本專利技術(shù)一實(shí)施例的流程圖2為本專利技術(shù)一實(shí)施例中經(jīng)過(guò)軸向畸變校正后的玉米果穗圖像；圖3為本專利技術(shù)一實(shí)施例中獲取每個(gè)玉米果穗的左右分裂點(diǎn)的示意圖4為本專利技術(shù)一實(shí)施例中左右分裂點(diǎn)邊界上的玉米籽粒圖像；圖5為本專利技術(shù)一實(shí)施例中包含玉米果穗所有籽粒的全景圖像。具體實(shí)施方式下面對(duì)于本專利技術(shù)所提出的一種，結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。本專利技術(shù)提供一種，如圖1所示，本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種玉米果穗有序圖像的拼接方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、獲取多張含有玉米果穗的有序彩色圖像，通過(guò)圖像預(yù)處理建立玉米果穗的輪廓，得到玉米果穗圖像；S2、利用軸向畸變校正法，將所述玉米果穗圖像校正到基準(zhǔn)高度；S3、根據(jù)軸向畸變校正后的玉米果穗圖像，計(jì)算每個(gè)玉米果穗圖像上對(duì)應(yīng)的分裂點(diǎn)集；S4、對(duì)經(jīng)過(guò)軸向畸變校正后的玉米果穗圖像進(jìn)行分割，確定位于所述分裂點(diǎn)集的玉米籽粒圖像及所述分裂點(diǎn)集內(nèi)部的玉米籽粒圖像；S5、將所述位于分裂點(diǎn)集的玉米籽粒圖像及分裂點(diǎn)集內(nèi)部的玉米籽粒圖像進(jìn)行拼接，得到包含玉米果穗所有籽粒的全景圖像。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：杜建軍，郭新宇，王傳宇，肖伯祥，吳升，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：