基于位置特征的穴间杂草快速识别算法

基 于位 置 特征 的过分 割投 影 定 位 算 法 ， 速 实 现 玉 米 快 植 株 的实 时 、 确 定 位 ， 后 通 过 穴 间 区 块 像 素 的 统 准 然
对原 始 图 像 分 割 利 用 图 像 中植 物 和 背 景 的颜 色 特 征 差 异将 植 物 和背 景 分 割开 来 Ｉ 。基 于 Ｒ Ｂ颜 Ｇ 色 空 间 的超 绿 色 法 （ Ｇ—Ｒ—Ｂ） 绿 色植 物 与 背 景 有 ２ 对 很 好 的分 割 效 果 。 本 试 验 系 统 摄 像 机 采 集 图像 的格
点 和 田间场 景 中植 物 叶 片交 叠 等 问题 ， 以穴 播 玉米 为研 究 对 象提 出 了一 种 基 于 作 物 位 置特 征 的 过 分 割 区块 投 影
定 位 作 物株 心 的 方 法 ， 此确 定 出穴 间 喷 雾 操作 区块 并 进 行各 区块 像 素 统 计 、 别 ， 现 穴 间 杂 草 的 识 别 。 试 验 据 判 实 表 明 ：穴 间 区块 杂 草 实 时识 别 的正 确 率 在 ８ ． ％ 以 上 ，在 ＭＡ Ｌ Ｂ ． ７７ Ｔ Ａ ６ ５环 境 下 处 理 一 幅 ６ ０×５ ２图像 ， 读 入 ４ １ 从 图像 至 给 出杂 草 控 制指 令 耗 时 在 ５ ０ ｓ以 内 ， ０ｍ 具有 较 好 的 实 时性 ， 可适 用 于 作 物 苗 期各 阶段 的杂 草识 别 。 且 关键词 ：杂草识别 ；位 置特 征 ；图像处理 ；变量喷雾
Ｄ —Ｈ ３ ２ Ｃ彩 色 数 字摄 像机 以 ２ Ｈ Ｖ１０ Ｕ ４位 真 彩 色 的格 式 动态 摄 取 ， 集 的 原 始 图 像 （ 图 １所 示 ） Ｂ 采 如 为 ＭＰ
是影 响农作物生长的主要 因素 ， 针对杂草和作物在空
间 区域 上 的分 布 特点 ， 除 草 剂 、 虫 剂 、 养 剂 等 精 将 杀 营 确 喷洒 到有 效 部位 上 ， 现 变 量 喷雾 ， 节 约 能 源 ， 实 对 提 高农 产 品 的产 量 ， 低 环 境 污 染 具 有 重 要 意 义 。喷 雾 降 目标 的正确 识 别 定 位 是 实 现 变 量 喷 洒 技 术 的 关 键 所 在 。玉米 等 穴播 作 物 田 内杂 草 的种 类 很 多 、 规则 的 无 分 布于 作 物 行 与 穴 之 间 ， 由 于 植 物 叶 片 的 交 叠 作 并 用， 给运 用植 物 的形 状 或 纹 理 特 征 识 别 造成 了 特 征 提
特有 的 位 置 特 征 为 其 正 确 识 别 提 供 了 有 效 的 途 径 －１ ｌ ｇ ｔ ＿ 和 Ｇ ｌ ＿ 等 人 曾指 出 ： 作 物 早 ６。Ｓａ ｈｅ ７ ｕ ｒ ｉ ｓ８ ｅ 在 期 ， 用作 物 的位置 特 征 来 确 定 药 物 的 喷洒图像 中 ， 去 作 物 以外 的所 除
基金项 目：沈 阳市科学技术计划资助项 目（０ １４ １８ ２ ０一ｌ一 １ １９ １９— ０ ；０ １７
１ ３ —０ ）
Ｒ— Ｂ时效果 最好 。因此 ， 本算法先 计算原 始 图像 的 修正超绿颜色指标 ， 以灰度化 图像 ； 然后利 用最大方 差 自动阈值法二值 化 图像 ， 现背景去 除 ， 实 分割结果
取 的 困难 ¨－Ｊ识 别 杂 草 有 一 定 的 困难 。而 穴 播 作 物 ４，
格 式 ， 小 为 ６０Ｘ １ 素 ， 平 面与 地 面平 行 且 长 大 ４ ５ ２像 像
度方 向对 应 垄 行 。实 际所 拍 摄 的 区域 为 ０７ ｍＸ ． ５
０ ６ 每 幅 图像 中包 含 单行 ２— ．ｍ， ３穴 位 。
２ｌ ０ ０年 ９月
农 机 化 研 究
第 ９期
基 于 位 置 特 征 的 穴 间 杂 草 快 速 识 别 算 法
陈丽 君 ，李永 奎
（ 阳 农业 大 学 工 程 学 院 ，沈 阳 １ ０ ６ ） 沈 １ １ １ 摘 要 ： 研 究 了利 用穴 播 作 物 的 位 置 特征 进 行 穴 间 区 块 杂 草 识 别 的 算 法 。 针 对 穴 播 作 物 按 规 律 分 布生 长 的 特
图 １ 静 态 原 始 图 像
Ｆ ｇ １ Ｏｒｇ ｎ ｌｉ ｇ ｉ． ｉ ｉ ａ ｍａ ｅ
有 绿 色植 物 都是 杂 草 ， 因此 可 以采 用 识 别 作 物 的方 法 来 间接 地 实 现 杂 草 的识 别 。本 文 结 合 我 国农 业 生 产
的实 际 ，以玉 米 的 田 间场 景 为 研究 对 象 ，提 出了一 种
中图分类号 ：Ｔ ３ １ ４ Ｐ９ ． １ 文献标识 码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ３—１ ８ ２ １ ） ９—０ １ ０ ８ Ｘ（ ０ ０ ０ ０ ９— ４
０ 引 言
在 对农 作 物 的 田 间管 理 过 程 中 ， 、 、 害 一 直 病 虫 草
等进 行 准 确 的 识 别 ， 先 需 要 采 集 苗 田动 态 图 像 ， 首 建 立 数 据库 进 行算 法 静 态 设 计 ， 后 通 过 实 时 获 得 的 图 然 像 对 算 法进 行 实 时 验 证 。 在 静 态 研 究 中 以 沈 阳农 业 大 学试 验 田 中的夏 玉 米 及 杂 草 为 研 究 对 象 ， 用 大恒 利
计判别间接地实现玉米穴间杂草 的实时、 准确定位。
１ 图像采集与预处理
为 了使 系统 能 够 准 确 地 对 玉 米 植 株 、 草 和 土 壤 杂
收 稿 日期 ：２０ ０９—１ ０ ２— ３
式为 Ｂｙｒ ａｅ 格式 ， ａｅ 格式在转化为 ２ Ｂｙｒ ４位彩 色图像
时为 Ｒ Ｇ Ｇ Ｂ形 式 ， 体 图 像 绿 色 分 量 偏 高 ， 使 过 多 整 易 背 景 被错 误 分割 为 绿 色 像 素 ， 此 必 须 对 超 绿 色 法进 因 行 修 正 。经 过试 验 ， 正 后 的超 绿 色 指 标 为 １４ Ｇ— 修 ．５