基于顏色特征的棉田雜草識別方法與定位技術(shù)研究.pdf

1、棉田雜草嚴(yán)重影響著棉花的產(chǎn)量和質(zhì)量，對棉田草害進(jìn)行有效防治的前提是識別出棉田中雜草，并確定其區(qū)域的實(shí)際特征信息。本文以棉花及其伴生雜草為研究對象，利用機(jī)器視覺技術(shù)，通過對棉田雜草圖像的采集及其處理，確定雜草識別特征參數(shù)、獲取攝像機(jī)隱參數(shù)矩陣及提取雜草區(qū)域?qū)嶋H特征信息。主要研究工作為： (1)基于棉苗莖稈顏色特征的識別方法。在棉花和綠色雜草株內(nèi)葉片出現(xiàn)重疊，但棉苗莖稈暴露在外的情況下，采集棉花及其伴生雜草的混合圖像，并把棉田中植物

2、分為棉苗類和綠色雜草類。尋求棉苗莖稈呈暗紅色特征和雜草呈綠色特征的差異，利用棉苗莖稈位置信息融合技術(shù)確定棉苗區(qū)域，進(jìn)而識別出各個(gè)綠色雜草區(qū)域。試驗(yàn)表明在棉苗莖稈不被葉片遮擋，及棉苗和綠色雜草間不出現(xiàn)重疊的情況下，綠色雜草可達(dá)到完全識別的效果，棉苗的識別率也達(dá)到74％以上。 (2)基于整株顏色特征的識別方法。在棉花和雜草株內(nèi)葉片出現(xiàn)重疊，且棉苗莖稈也被遮擋的情況下，以棉田中的鐵莧菜為例，采集單株棉苗和雜草鐵莧菜圖像，以整株植物作為

3、研究對象。利用色差法(R—G，R—B，G—B)、超綠法(2G—R—B)、色度法(H)等五種方法獲取棉苗和雜草鐵莧菜的灰度圖像和二值圖像，確定色度(H)特征圖像，利用最大方差法進(jìn)行二值化處理的效果最佳。通過對前景R、G、B的標(biāo)準(zhǔn)差(SR、SG、SB)及標(biāo)準(zhǔn)差差值(SB—SR、SB—SG、SR—SG)六種特征參數(shù)的比較分析，確定了前景R、B標(biāo)準(zhǔn)羞的差值(SB—SR)＜5為識別鐵莧菜的閾值。試驗(yàn)表明雜草鐵莧菜的識別率達(dá)92.9％，棉苗的識別率

4、達(dá)到71.4％，棉苗與鐵莧菜的總體識別率達(dá)到82.1％。該算法減少了對光照的依賴性，同時(shí)顏色特征可減少因株內(nèi)葉片相互遮擋、受損等因素造成的雜草識別誤差。 (3)攝像機(jī)標(biāo)定和雜草定位精度分析?；诋?dāng)前噴施除草劑所需的雜草定位精度要求不高和試驗(yàn)條件的限制，建立針孔成像模型。對標(biāo)定靶圖像進(jìn)行處理分析，獲取攝像機(jī)隱參數(shù)矩陣，及單個(gè)像素所占實(shí)際面積為4.08mm2。利用攝像機(jī)隱參數(shù)矩陣，獲取了靶點(diǎn)、有序雜草和無序雜草的定位精度分別為0.1