專利名稱：通過(guò)機(jī)器視覺(jué)方式獲取紅掌病害的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本 發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及ー種通過(guò)機(jī)器視覺(jué)方式獲取紅掌病害的方法。
背景技術(shù)：
紅掌是國(guó)內(nèi)外十分流行的名貴花卉之一?，F(xiàn)今在全球熱帶花卉貿(mào)易中，紅掌的銷量?jī)H次于蘭花，名列第二。在我國(guó)，紅掌以設(shè)施栽培為主。在溫室環(huán)境栽培過(guò)程中，由于濕度變化和溫室管理不當(dāng)?shù)仍蛟斐杉t掌病害發(fā)生廣泛且嚴(yán)重，嚴(yán)重制約著紅掌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。傳統(tǒng)的病害監(jiān)控方式需要具備專業(yè)知識(shí)的人員，主觀性強(qiáng)，且費(fèi)カ費(fèi)時(shí)，實(shí)時(shí)性差，無(wú)法有效指導(dǎo)施藥操作人員進(jìn)行精細(xì)對(duì)靶施藥，不能從根本上解決紅掌病蟲(chóng)害的嚴(yán)重問(wèn)題。因此，運(yùn)用自動(dòng)控制技術(shù)和植物保護(hù)技術(shù)等建立病害信息獲取及病情決策系統(tǒng)，既要有效地控制病蟲(chóng)害、保證農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量安全，又要做到及早發(fā)現(xiàn)病蟲(chóng)害發(fā)生和分布情況是非常有必要的。其對(duì)于減少農(nóng)藥噴灑量，降低農(nóng)藥對(duì)空氣、水、土壌和農(nóng)產(chǎn)品的污染，開(kāi)發(fā)緑色環(huán)保型農(nóng)業(yè)技術(shù)具有重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。為實(shí)現(xiàn)精細(xì)對(duì)靶施藥，紅掌病害特征提取和識(shí)別是整個(gè)系統(tǒng)的核心，直接關(guān)系到對(duì)靶的精度，影響施藥量和農(nóng)藥節(jié)省率。而病害的識(shí)別和判斷主要是利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)?；跈C(jī)器視覺(jué)的病害獲取技術(shù)發(fā)展較早，日本、美國(guó)均有，但病害檢測(cè)方法耗時(shí)長(zhǎng)，檢測(cè)速度慢，并不能滿足實(shí)時(shí)檢測(cè)實(shí)時(shí)控制實(shí)時(shí)施藥需要。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供ー種機(jī)器視覺(jué)方式獲取紅掌病害的方法，它具有能夠?qū)t掌病害進(jìn)行快速獲取、快速識(shí)別的特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是通過(guò)機(jī)器視覺(jué)方式獲取紅掌病害的方法，該方法包括以下步驟A):利用攝像機(jī)采取原始彩色圖像；B):對(duì)攝像機(jī)采集的原始彩色圖像進(jìn)行YCbCr處理；C):對(duì)步驟B)中得到的圖像使用RGB空間和YCbCr空間快速提取紅掌病害。 所述步驟B)中YCbCr處理的公式為Y = O. 299*R+0. 587*G+0. 114*BCb = -0. 1687*R-0. 3313*G+0. 5000*B+128Cr = 0.5000*R-0. 4187*G_0. 0813*B+128其中R、G、B分別為原始彩色圖像RGB色彩通道灰度值。所述步驟C)中提取紅掌病害的條件為R > 190&&G > 190&&B < 130&&cr_cb >30。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)是1、能夠?qū)t掌病害進(jìn)行快速獲取、快速識(shí)別。本發(fā)明的機(jī)器視覺(jué)方式獲取紅掌病害的方法中，RGB彩色空間可以從攝像機(jī)中直接獲取，而YCbCr顔色空間由RGB彩色空間經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)變換即可得到，不需要復(fù)雜轉(zhuǎn)換，算法實(shí)時(shí)性良好。2、不依賴于硬件平臺(tái)，可以獨(dú)立加載于任何施藥平臺(tái)上，操作簡(jiǎn)單可靠。本發(fā)明的機(jī)器視覺(jué)方式獲取紅掌病害的方法可以使用于溫室大部分光照條件下，不用依據(jù)光照條件做任何改動(dòng)即可直接使用，抗干擾能力強(qiáng)，效果穩(wěn)定、可靠。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步說(shuō)明圖I是本發(fā)明的實(shí)施例的紅掌病害獲取流程示意圖。
具體實(shí)施例方式以下所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不因此而限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例見(jiàn)圖I所示通過(guò)機(jī)器視覺(jué)方式獲取紅掌病害的方法包括以下步驟A):利用攝像機(jī)采取原始彩色圖像。溫室環(huán)境下，植物病害受光照條件的影響，特征復(fù)雜多變，容易引起施藥對(duì)靶的多判、誤判。為了提高機(jī)器視覺(jué)對(duì)紅掌病害提取的可靠性，本發(fā)明的實(shí)施例在溫室里面隨機(jī)選取ー壟作為對(duì)象，該壟地面包含水泥路面、黑泥土、枯枝等多種復(fù)雜背景及干擾信息。在該環(huán)境下，視覺(jué)系統(tǒng)提取葉片病害，進(jìn)而計(jì)算出控制參數(shù)，控制各個(gè)電磁閥單獨(dú)開(kāi)閉，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定快速對(duì)IE施藥任務(wù)。為實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定提取紅掌病害任務(wù)，采用監(jiān)控?cái)z像機(jī)視覺(jué)采集系統(tǒng)，用于采集病害信息。該視覺(jué)采集系統(tǒng)采用監(jiān)控?cái)z像機(jī)，攝像機(jī)采集模擬信號(hào)通過(guò)視頻采集卡采集進(jìn)入エ控機(jī)內(nèi)，該視覺(jué)系統(tǒng)獨(dú)立構(gòu)建，不依賴于任何現(xiàn)有的硬件及軟件平臺(tái)，可以方便的搭建在現(xiàn)有硬件平臺(tái)上工作。B):對(duì)攝像機(jī)采集的原始彩色圖像進(jìn)行YCbCr處理。對(duì)彩色原始圖像進(jìn)行YCbCr處理，得到Y(jié)CbCr顏色空間圖像。YcbCr公式為Y = O. 299*R+0. 587*G+0. 114*BCb = -0. 1687*R-0. 3313*G+0. 5000*B+128Cr = 0.5000*R-0. 4187*G_0. 0813*B+128其中R、G、B分別為原始彩色圖像RGB色彩通道灰度值。C):對(duì)步驟B)中得到的圖像使用RGB空間和YCbCr空間快速提取紅掌病害。對(duì)于紅掌病害圖像研究發(fā)現(xiàn)，紅掌病害顔色基本為黃色或者黃褐色，但僅僅使用RGB的顔色空間進(jìn)行病害的提取，雖然提取算法更快，但由于光線變化很大，提取效果很不理想，所以采用RGB顏色空間同YCbCr顏色空間相結(jié)合的方法，能較快的提取植物病害信息，運(yùn)算量也能保持在一個(gè)相對(duì)較低的水平。對(duì)于紅掌植株來(lái)說(shuō)，G色度分量值大于R分量和B分量；紅掌花瓣R色的分量值大于G分量和B分量；其他比如水泥路面R色度分量值分別大于G色度分量和B色度分量。設(shè)定條件R > 190&&G > 190&&B < 130&&cr-cb > 30時(shí)，病害顯示為黑色，其它顯示為白色，即可去除復(fù)雜背景及干擾信息，紅掌病害可完全提取出來(lái)。
權(quán)利要求
1.通過(guò)機(jī)器視覺(jué)方式獲取紅掌病害的方法，其特征在于該方法包括以下步驟 A):利用攝像機(jī)采取原始彩色圖像； B):對(duì)攝像機(jī)采集的原始彩色圖像進(jìn)行YCbCr處理； C):對(duì)步驟B)中得到的圖像使用RGB空間和YCbCr空間快速提取紅掌病害。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通過(guò)機(jī)器視覺(jué)方式獲取紅掌病害的方法，其特征在于所述步驟B)中YCbCr處理的公式為Y = O. 299*R+0. 587*G+0. 114*BCb = -0. 1687*R-0. 3313*G+0. 5000*B+128Cr = 0. 5000*R-0. 4187*G_0. 0813*B+128 其中R、G、B分別為原始彩色圖像RGB色彩通道灰度值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通過(guò)機(jī)器視覺(jué)方式獲取紅掌病害的方法，其特征在于所述步驟C)中提取紅掌病害的條件為R > 190&&G > 190&&B < 130&&cr-cb > 30。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種通過(guò)機(jī)器視覺(jué)方式獲取紅掌病害的方法，該方法包括以下步驟利用攝像機(jī)采取原始彩色圖像、對(duì)攝像機(jī)采集的原始彩色圖像進(jìn)行YCbCr處理、對(duì)得到的圖像使用RGB空間和YCbCr空間快速提取紅掌病害。本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)t掌病害進(jìn)行快速獲取、快速識(shí)別。
文檔編號(hào)G06T7/00GK102708562SQ20121010750
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者張二鵬, 張凱, 朱友哲, 李偉, 耿長(zhǎng)興 申請(qǐng)人:蘇州博田自動(dòng)化技術(shù)有限公司