寬度的4/5。
[0041 ] 為了更加精確的進(jìn)行后續(xù)檢測，可先利用對比度拉伸的方法，突出顯示植株。對拉伸后的圖像:采用顏色分割或作物圖像分割方法等不同方法獲得單株植株分割結(jié)果圖。棉花植株葉片及主莖上部為綠色，主莖下部為紅棕色?；趩沃昝藁ㄖ仓甑念伾卣鳎瑑?yōu)選的，采用RGB (紅/綠/藍(lán))顏色空間中三個顏色通道之間的關(guān)系對子圖像進(jìn)行綠色分割和紅棕色分割。對圖像進(jìn)行綠色分割時，采用R、G/R、G/B值作為特征指標(biāo)，若圖像中像素三通道值之間的關(guān)系同時滿足R ( 200，G/R彡0.9和G/B彡2.5，則可基本將綠色葉片分割出來；對圖像進(jìn)行紅棕色分割時，采用R、R/G、B/G值作為特征指標(biāo)，若圖像中像素三通道值之間的關(guān)系同時滿足R>100，R/G彡2.8和B/G彡0.1，則可基本將紅棕色枝杈分割出來，結(jié)合綠色和紅棕色分割結(jié)果，可以獲得單株植株的分割結(jié)果。采用作物圖像分割方法，利用空間信息過濾田間自然環(huán)境中圖像的背景噪聲，優(yōu)選的作物分割方法為基于Meanshift的作物分割方法，獲得作物圖像分割結(jié)果。將作物圖像分割結(jié)果和顏色分割的結(jié)果結(jié)合起來，即在基于Mean shift的作物分割方法的區(qū)域分割結(jié)果圖上，保留顏色分割結(jié)果圖中已檢測到的像素所占據(jù)的區(qū)域，以獲得定苗后棉花植株子圖像。
[0042]由于田間自然環(huán)境中圖像背景復(fù)雜，使用RGB顏色空間中三個顏色通道之間的關(guān)系進(jìn)行顏色分割時，沒有利用到空間信息，導(dǎo)致分割結(jié)果中會出現(xiàn)噪聲以及孔隙。因此，再采用基于Mean shift的作物圖像分割方法對子圖像進(jìn)行分割。最后,將Mean shift和顏色分割的結(jié)果結(jié)合起來，即結(jié)合空間和顏色信息，能夠更準(zhǔn)確的分割出植株，得到較為清晰的棉花植株子圖像。
[0043]定苗時間按照如下方法確定:每天在相同條件下采集棉田下視圖圖像，優(yōu)選地，采用離地面高5米的相機(jī)，鏡頭焦距為14毫米，水平拍攝方向向東，與地平線夾角向下60度，相機(jī)分辨率不低于400萬像素。利用分割方法對所述圖像進(jìn)行綠色分割，統(tǒng)計所述圖像中綠色像素所占比例即為綠色圖像覆蓋度；將每天棉田下視圖綠色圖像覆蓋度與前一天棉田下視圖綠色圖像覆蓋度比較，當(dāng)綠色圖像覆蓋度降低時即為定苗時間。所述分割方法可采用環(huán)境自適應(yīng)分割方法、超綠算子分割方法、基于Mean shift的作物圖像分割方法、Fisher線性判別方法等方法(參見[I] Lei F.Tian.Environmentallyadaptive segmentat1n algorithm for outdoor image segmentat1n.Computersand electronics in agriculture, 1998,21:153 ?168) ;[2]D.Μ.Woebbecke，G.E.Meyer,K.Von Bargenj D.A.Mortensen.Color Indices for weed identificat1nunder var1us soil，residue, and lighting condit1ns.Transact1ns of theASAE，1995，38 (I):259 ?269) ; [3]Zheng L，Zhang Jj Wang Q.Mean-shift-based colorsegmentat1n of images containing green vegetat1n.Computers and Electronicsin Agriculture，2009，65:93-98) ; [4]Zheng L，Shi D，Zhang J.Segmentat1n ofgreen vegetat1n of crop canopy images based on mean shift and Fisher lineardiscriminant.Pattern Recognit1n Letters，2010，31 (9):920 ~ 925.)。
[0044](2)檢測棉花植株主莖。
[0045]對于步驟(I)中獲得的所有棉花植株子圖像，釆用邊緣檢測算法檢測植株初邊緣，得到邊緣二值子圖；釆用骨架檢測算法提取植株初骨架，得到骨架二值子圖。所述邊緣檢測算法，可釆用的圖像檢測算子有Sobel算子、Roberts算子、LoG算子和Canny算子等，優(yōu)選邊緣完整性較強(qiáng)的Canny算子進(jìn)行邊緣檢測。所述骨架檢測算法，優(yōu)選形態(tài)學(xué)圖像處理方法中的細(xì)化操作。
[0046]對邊緣二值子圖和骨架二值子圖進(jìn)行鏈碼檢測和直線檢測，得到棉花植株豎直的植株邊緣和植株骨架。將邊緣二值子圖和骨架二值子圖疊加，將包含豎直植株骨架的豎直植株邊緣內(nèi)側(cè)作為棉花植株主莖，獲得包含植株主莖的棉花植株子圖像。所述直線檢測優(yōu)選采用Hough變換算法。
[0047]棉花植株的主莖具有明顯的直線邊緣，主莖生長方向也基本為垂直方向，因此可以采用檢測垂直方向直線的方式來判斷植株邊緣提取子圖像中是否有主莖存在。將植株算子邊緣提取二值子圖和植株骨架線邊緣提取二值子圖，都分別先采用鏈碼提取直線，然后采用Hough變換對鏈碼提取直線的結(jié)果進(jìn)行直線檢測，最后將算子邊緣提取二值子圖的檢測直線結(jié)果與骨架線邊緣提取二值子圖的檢測直線結(jié)果合并，可以得到最終的主莖檢測結(jié)果O
[0048](3)檢測棉花植株側(cè)莖。
[0049]將步驟(2)中獲得的包含植株主莖的棉花植株子圖像，按照主莖位置，劃分成兩側(cè):主莖以左為圖像左側(cè)，主莖以右為圖像右側(cè)。將兩側(cè)圖像分別進(jìn)行顏色分割和直線檢測得到兩側(cè)圖像中的初側(cè)莖。
[0050]顏色分割的原理和步驟如下:棉花植株生長到五真葉期時，單株植株的側(cè)莖顏色會變成紅棕色，在兩側(cè)圖像內(nèi)根據(jù)側(cè)莖的顏色特性，首先利用圖像中像素三通道值之間的關(guān)系，對基于主莖的單株植株子圖像進(jìn)行顏色分割:采用R、R/G、B/G值作為特征指標(biāo)，若圖像中像素三通道值之間的關(guān)系同時滿足R>100，R/G彡2.8和B/G彡0.1，則可基本將紅棕色側(cè)莖分割出來。
[0051]分別在兩側(cè)圖像對完成顏色分割后的基于主莖的單株植株子圖像結(jié)果圖進(jìn)行直線檢測，優(yōu)選的，采用Hough變換的直線檢測方法。
[0052]兩側(cè)圖像的初側(cè)莖中，與主莖上側(cè)成銳角的直線被認(rèn)為是側(cè)莖。
[0053](4)判斷棉花五真葉期。
[0054]對于步驟(2)中獲得的包含植株主莖的棉花植株子圖像，以其中側(cè)莖和主莖的交點作為節(jié)點，當(dāng)檢測到2個或者2個以上節(jié)點的子圖像數(shù)目占所有定苗后棉花植株子圖像數(shù)目50%以上時，認(rèn)為棉田進(jìn)入五真葉期，否則進(jìn)行下一天的檢測。
[0055]為程序設(shè)計方便，采用節(jié)點數(shù)代表側(cè)莖數(shù)目，單株植株上的節(jié)點即主莖和側(cè)莖的交點，當(dāng)顏色分割和直線檢測結(jié)果判定的主莖和側(cè)莖沒有交點時，延長側(cè)莖直至其與主莖相交，確定交點即為節(jié)點。經(jīng)驗判斷，圖像一般無法采集全部節(jié)點，因此當(dāng)檢測到2個或者
2個以上節(jié)點的子圖像數(shù)目占所有子圖像數(shù)目50%以上時，判斷棉田進(jìn)入五真葉期，否則判斷棉花未進(jìn)入五真葉期。
[0056]按照所述棉花五真葉期自動檢測方法，提供了一種棉花五真葉期自動檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括棉花植株子圖像獲取模塊、棉花主莖檢測模塊、棉花側(cè)莖檢測模塊以及棉花五真葉期判斷模塊；
[0057]所述棉花植株子圖像獲取模塊，用于采集定苗后棉田單排植株正向前視圖，拆分成棉花植株單株子圖像，并將所述子圖像處理成定苗后棉花植株子圖像傳遞給棉花主莖檢測模塊；
[0058]所述棉花主莖檢測模塊，用于提取棉花植株邊緣和之主骨架，將包含豎直植株骨架的豎直植株邊緣內(nèi)側(cè)作為棉花植株主莖，獲得包含植株主莖的棉花植株子圖像，并將所述子圖像傳遞給棉花側(cè)莖檢測模塊；
[0059]所述棉花側(cè)莖檢測模塊，用于將包含植株主莖的棉花植株子圖像，按照主莖位置，劃分成兩側(cè):主莖以左為圖像左側(cè)，主莖以右為圖像右側(cè)；獲取兩側(cè)圖像中的初側(cè)莖，將其中與主莖上側(cè)成銳角的直線作為側(cè)莖，并將檢測結(jié)果傳遞給棉花五真葉期判斷模塊；
[0060]所述棉花五真葉期判斷模塊，用于根據(jù)定苗后棉花植株子圖像中側(cè)莖數(shù)目的分布情況，判斷棉花是否進(jìn)入五真葉期:對于包含植株主莖的棉花植株子圖像，以其中側(cè)莖和主莖的交點作為節(jié)點，當(dāng)檢測到2個或者2個以上節(jié)點的子圖像數(shù)目占所有定苗后棉花植株子圖像數(shù)目50%以上時，判斷棉花進(jìn)入五真葉期，否則判斷棉花未進(jìn)入五真葉期。
[0061]以下為實施例:
[0062]使用本發(fā)明提供的方法判斷圖2中的棉花是否進(jìn)入五真葉期:
[0063](I)獲取定苗后棉花植株子圖像。
[0064]采集定苗后棉田正向前視圖，相機(jī)離地面高0.35米，焦距14毫米，水平拍攝方向向東，與地平線夾角為O度，分辨率400萬像素，實施例以每一天為一檢測時段，相機(jī)每一檢測時段內(nèi)分別拍攝w張棉花圖像(w = 13)，圖像大小為3648X2736。如圖2所示為棉田正向前視圖示例圖。首先對定苗后的棉田正向前視圖進(jìn)行裁切，以獲得可清晰觀察到單排植株生長狀況的定苗后棉田單排植株正向前視圖，圖像大小為3648X912，如圖3所示。
[0065]用912像素X 304像素的搜索框以240像素的拆分步長，按照從左到右的順序，將所述圖像拆分成912像素X304像素