颗粒图像识别及计数在粮种品质测定中的应用
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一
定质 量种 子 ， 对其 计数 以求 出单粒 重 ） 特征 量 ， 工作 主要 靠 主观判 断 ， 等 此 繁琐 重复 率高 ， 误差 大 ， 效率 低 ，
耗时 长． 农业科 研人 员增加 了太 大 的负担 ， 为 结果 却不尽 人 意．
随着计算机视觉技术 的发展 ， 图像处理技术对粮种以及农产品进行品质检测已广泛应用． 颗粒图像处 理技术能够 自 、 动 快速的识别图像颗粒 ， 能够客观地统计图像 中包含的独立颗粒数 目， 能够提取颗粒的各种 特征参数 ， 再辅以相关软件对数据进行分析处理 ， 极大地减少 了检测工作量 ， 提高了检测精度． 颗粒图像处 理 技术得 到 了各行各业 的重视 和广泛 的应 用 ， 为近年 来 国 内外 的研究 热点 ． 成 颗粒 图像识别及颗粒计数技术是本项 目中重点研究的技术 ， 在农业科研人员选种育种工作 中及农产品 品质检测评 级 等领域都 有着 广 阔的应用 前景 ．
内外 的研 究热 点．笔者 阐述 了颗粒 图像 处理 与 分析 过 程 中用 到 的一 些基 础知 识 ， 点分析 了颗粒 重 图像分割 及 计数算 法 ， 并对 关键 算 法做 了一 些改进 ． 实现 了基 于颗 粒 图像 处理技 术 的粮 种 品质 测定
系统 ．
关键 词 ： 粒 ； 颗 图像分 割 ； 数 ； 计 图像识 别 ； 征提取 特
膨 胀后 的误 差 就 越 大［ ３ １ ．因此 ， 笔者 提 出 了将 颗 粒面 积 与参 考 面ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 比较来 确 定 是 否继 续 腐
蚀的方法． 先来介绍参考图像和参考面积． 参考 图像 ： 取 一粒 大 小 、 形 标准 的粮 选 外 种颗粒 ， 然后拍摄它的单颗粒 图像 ， 提取主要 性征参数 ， 并将其作为参考 图像． 参考 面积 ： 一次腐蚀 后颗 粒 的面积 闽值 每 均需记录在参考面积中．因此选用结构元素， 进行极限腐蚀 ， 将每一步腐蚀过程中的颗粒面
第 １ ３卷 第 ３ 期
２ １ 年 ５月 ０１
石家庄学 院学报
Ｊｕ ａ ｏ ｈ ｉ ｈ ａｇＵ ｉｅ ｉ ｏｒ ｌ ｆ ｉａ ｕ ｎ ｎｖｒｔ ｎ Ｓ ｊｚ ｓｙ
Ｖｏ ．３． ． １ １ Ｎｏ３
ｍ ａ ０１ｌ ｙ２
颗 粒 图像识 别及 计 数 在粮 种 品质 测 定 中 的应 用
中图分类 号 ：Ｐ ０ ． Ｔ３ １ ６ 文献 标识码 ： Ａ 文 章编号 ：６ ３ １ ７ （０ １０ — ０ １ ０ １７ — ９ ２ ２ １ ） ３ ０ ５ — ５
０ 引 言
中国是一个 农业 大 国 ， 食产 量 大但优 质 品种短 缺 ， 种 的优选 优育 直接 影 响了粮 食质 量 和产 量 ， 响 粮 粮 影 了 中国农 产 品 的 国际竞 争能 力 ． 业 科研 人 员在 育 种工 作 中； 常需要 测 量种 子粒 型 、 农 经 大小 、 粒 重 （ 量 单 称
像装置获得的数字图像首先进行原始图像的基础处理 ， 包括噪声过滤、 灰度和几何校正、 图像增强和色彩处 理等 ； 其次要对图像进行区域分割 、 边缘检测、 纹理分析等处理 ， 以获得图像的形状、 纹理 、 颜色、 结构等特征
量 ， 有 限的特征 来描 述 图像 中 的检测 目标 ； 用 然后 采 用相应 的识别 匹配 方法 ， 己有 的特征 参数 与模 型参数 将 进行 比较 分析 ， 以完成 对 目标 物 的识别 、 分类 或理 解圈 ． 因为拍摄 的颗粒 图片经 常存 在 不 同程度 的粘连 ， 以除 了对 图片 基础 的二值 化 、 滑 、 强 等处 理 外 ， 所 平 增
段 丽英 闫友 平 ？ 英 豪 ’刘旭 宁 ’ ， ， 赵 ，
（． １ 石家庄学院 计算机系， 河北 石家庄 ００ ３ ；． ５０ ．２河北银行学校 ， ＇ ５ 河北 石家庄 ０ ０８ ） ５０ １
摘 要： 数字图像 处理技术近年来在 工农业生产、 医疗卫生等领域 的应用越 来越广泛 ， 成为国
５ ２
石家庄学 院学报
２ １ 年 ５月 ０１
１１ 图像 分割算 法 ．
．
笔者研究的是复杂的粘连颗粒 图像的 目 标分割问题 ， 已有 的经验 以及 自己的实验结果表明， 经 各种基 本 的图像 分割 手段 ， 阈值 分 割 、 如 区域增 长 、 边缘 检测 、 分水 岭 等方 法 ， 如果 单一 直 接应 用 于颗 粒 图像 ， 到 得 的结果均不能令人满意． 经过比较分析 ， 针对此类特别复杂的颗粒图像分割问题 ， 结合实际情况综合运用 ， 合
最重要的一个环节就是颗粒 图像 的分割． 分割的精确度直接决定 了检测结果 ， 如颗粒的个数、 颗粒的半径、 面积等． 笔者对颗粒分割的算法做了一些改进 ， 提高了精确度．
收稿 日期 ：０ １０ — ０ ２ １－ ３ ３ 基金项 目： 石家庄学院科研启 动基金 （９ Ｄ ０ ） ０ ２ ０ ７ 作者简介 ： 段丽英 （９ ７ ）女 ， １７ 一 ， 河北栾城人 ， ， 讲师 硕士 ， 主要从事图像处理 、 软件工程研究
１ 关键技术介绍
计算 机视 觉 的任 务 就是借 助数 字 图像 采集 器等 专业 设备 感 知视觉 信 息 ，并 将其 转换 为 数字 图像 信 息 ， 以使 计算机 可 以接收 和处理 【 １ 】 ．目前 日常所用 的数 码相 机 、Ｃ Ｃ Ｄ摄像 机 、 波成像 装置 、 微 扫描 仪 等都属 于 图像 采集 设备 ． 图像 采 集器成 像 过程 中容易受 各 种 因素 的 干扰 和许 多条 件限 制 ， 因为 图像质 量较 差．因此 要对成
理利用 每种方 法 的优 势 ， 到理想 的分割效 果 ． 得
除基础 的 阈值 分割 法及 边缘检 测法 不再 叙述 之外 ， 重点选 择 了 图像 形态 学处 理方法 中的腐 蚀膨 胀分割
算法以及基于流域变换 的分割算法 ， 并对其进行了优化 １ ． 改进 的腐蚀 膨胀算 法 。１ １ 基础腐蚀膨胀算法缺点是腐蚀次数越多
定质 量种 子 ， 对其 计数 以求 出单粒 重 ） 特征 量 ， 工作 主要 靠 主观判 断 ， 等 此 繁琐 重复 率高 ， 误差 大 ， 效率 低 ，
耗时 长． 农业科 研人 员增加 了太 大 的负担 ， 为 结果 却不尽 人 意．
随着计算机视觉技术 的发展 ， 图像处理技术对粮种以及农产品进行品质检测已广泛应用． 颗粒图像处 理技术能够 自 、 动 快速的识别图像颗粒 ， 能够客观地统计图像 中包含的独立颗粒数 目， 能够提取颗粒的各种 特征参数 ， 再辅以相关软件对数据进行分析处理 ， 极大地减少 了检测工作量 ， 提高了检测精度． 颗粒图像处 理 技术得 到 了各行各业 的重视 和广泛 的应 用 ， 为近年 来 国 内外 的研究 热点 ． 成 颗粒 图像识别及颗粒计数技术是本项 目中重点研究的技术 ， 在农业科研人员选种育种工作 中及农产品 品质检测评 级 等领域都 有着 广 阔的应用 前景 ．
内外 的研 究热 点．笔者 阐述 了颗粒 图像 处理 与 分析 过 程 中用 到 的一 些基 础知 识 ， 点分析 了颗粒 重 图像分割 及 计数算 法 ， 并对 关键 算 法做 了一 些改进 ． 实现 了基 于颗 粒 图像 处理技 术 的粮 种 品质 测定
系统 ．
关键 词 ： 粒 ； 颗 图像分 割 ； 数 ； 计 图像识 别 ； 征提取 特
膨 胀后 的误 差 就 越 大［ ３ １ ．因此 ， 笔者 提 出 了将 颗 粒面 积 与参 考 面ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 比较来 确 定 是 否继 续 腐
蚀的方法． 先来介绍参考图像和参考面积． 参考 图像 ： 取 一粒 大 小 、 形 标准 的粮 选 外 种颗粒 ， 然后拍摄它的单颗粒 图像 ， 提取主要 性征参数 ， 并将其作为参考 图像． 参考 面积 ： 一次腐蚀 后颗 粒 的面积 闽值 每 均需记录在参考面积中．因此选用结构元素， 进行极限腐蚀 ， 将每一步腐蚀过程中的颗粒面
第 １ ３卷 第 ３ 期
２ １ 年 ５月 ０１
石家庄学 院学报
Ｊｕ ａ ｏ ｈ ｉ ｈ ａｇＵ ｉｅ ｉ ｏｒ ｌ ｆ ｉａ ｕ ｎ ｎｖｒｔ ｎ Ｓ ｊｚ ｓｙ
Ｖｏ ．３． ． １ １ Ｎｏ３
ｍ ａ ０１ｌ ｙ２
颗 粒 图像识 别及 计 数 在粮 种 品质 测 定 中 的应 用
中图分类 号 ：Ｐ ０ ． Ｔ３ １ ６ 文献 标识码 ： Ａ 文 章编号 ：６ ３ １ ７ （０ １０ — ０ １ ０ １７ — ９ ２ ２ １ ） ３ ０ ５ — ５
０ 引 言
中国是一个 农业 大 国 ， 食产 量 大但优 质 品种短 缺 ， 种 的优选 优育 直接 影 响了粮 食质 量 和产 量 ， 响 粮 粮 影 了 中国农 产 品 的 国际竞 争能 力 ． 业 科研 人 员在 育 种工 作 中； 常需要 测 量种 子粒 型 、 农 经 大小 、 粒 重 （ 量 单 称
像装置获得的数字图像首先进行原始图像的基础处理 ， 包括噪声过滤、 灰度和几何校正、 图像增强和色彩处 理等 ； 其次要对图像进行区域分割 、 边缘检测、 纹理分析等处理 ， 以获得图像的形状、 纹理 、 颜色、 结构等特征
量 ， 有 限的特征 来描 述 图像 中 的检测 目标 ； 用 然后 采 用相应 的识别 匹配 方法 ， 己有 的特征 参数 与模 型参数 将 进行 比较 分析 ， 以完成 对 目标 物 的识别 、 分类 或理 解圈 ． 因为拍摄 的颗粒 图片经 常存 在 不 同程度 的粘连 ， 以除 了对 图片 基础 的二值 化 、 滑 、 强 等处 理 外 ， 所 平 增
段 丽英 闫友 平 ？ 英 豪 ’刘旭 宁 ’ ， ， 赵 ，
（． １ 石家庄学院 计算机系， 河北 石家庄 ００ ３ ；． ５０ ．２河北银行学校 ， ＇ ５ 河北 石家庄 ０ ０８ ） ５０ １
摘 要： 数字图像 处理技术近年来在 工农业生产、 医疗卫生等领域 的应用越 来越广泛 ， 成为国
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石家庄学 院学报
２ １ 年 ５月 ０１
１１ 图像 分割算 法 ．
．
笔者研究的是复杂的粘连颗粒 图像的 目 标分割问题 ， 已有 的经验 以及 自己的实验结果表明， 经 各种基 本 的图像 分割 手段 ， 阈值 分 割 、 如 区域增 长 、 边缘 检测 、 分水 岭 等方 法 ， 如果 单一 直 接应 用 于颗 粒 图像 ， 到 得 的结果均不能令人满意． 经过比较分析 ， 针对此类特别复杂的颗粒图像分割问题 ， 结合实际情况综合运用 ， 合
最重要的一个环节就是颗粒 图像 的分割． 分割的精确度直接决定 了检测结果 ， 如颗粒的个数、 颗粒的半径、 面积等． 笔者对颗粒分割的算法做了一些改进 ， 提高了精确度．
收稿 日期 ：０ １０ — ０ ２ １－ ３ ３ 基金项 目： 石家庄学院科研启 动基金 （９ Ｄ ０ ） ０ ２ ０ ７ 作者简介 ： 段丽英 （９ ７ ）女 ， １７ 一 ， 河北栾城人 ， ， 讲师 硕士 ， 主要从事图像处理 、 软件工程研究
１ 关键技术介绍
计算 机视 觉 的任 务 就是借 助数 字 图像 采集 器等 专业 设备 感 知视觉 信 息 ，并 将其 转换 为 数字 图像 信 息 ， 以使 计算机 可 以接收 和处理 【 １ 】 ．目前 日常所用 的数 码相 机 、Ｃ Ｃ Ｄ摄像 机 、 波成像 装置 、 微 扫描 仪 等都属 于 图像 采集 设备 ． 图像 采 集器成 像 过程 中容易受 各 种 因素 的 干扰 和许 多条 件限 制 ， 因为 图像质 量较 差．因此 要对成
理利用 每种方 法 的优 势 ， 到理想 的分割效 果 ． 得
除基础 的 阈值 分割 法及 边缘检 测法 不再 叙述 之外 ， 重点选 择 了 图像 形态 学处 理方法 中的腐 蚀膨 胀分割
算法以及基于流域变换 的分割算法 ， 并对其进行了优化 １ ． 改进 的腐蚀 膨胀算 法 。１ １ 基础腐蚀膨胀算法缺点是腐蚀次数越多