申请/专利权人：上海师范大学

申请日：2021-03-26

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN113139934B

主分类号：G06T7/00

分类号：G06T7/00;G06T7/136;G06T7/44;G06T7/62;G06V10/762

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.30#授权;2021.08.06#实质审查的生效;2021.07.20#公开

摘要：本发明公开了一种水稻谷粒计数方法，包括以下步骤：读取谷粒图像，对谷粒图像进行预处理，得到谷粒二值图像；对谷粒二值图像统计谷粒连通区域，并对谷粒连通区域进行删除和填补，统计谷粒连通区域的灰度直方图；对灰度直方图进行卷积运算，然后进行曲线拟合，得到拟合曲线；根据获得的拟合曲线，确定阈值，计算谷粒连通区域的面积，并得到面积分布曲线图；根据面积分布曲线图，计算单个谷粒的面积值，通过谷粒连通区域的面积除以单个谷粒的面积，得到图像中所包含的谷粒总数。本发明的一种水稻谷粒计数方法，不需要精细昂贵的设备，成本低廉，操作简单，易于实现，拍摄谷粒图像时，允许谷粒之间有一定程度的粘连，无需人工干预，节省人力成本。

主权项：1.一种水稻谷粒计数方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、读取谷粒图像，对谷粒图像进行预处理，得到谷粒二值图像；具体包括：S11、采集谷粒图像，并将所述谷粒图像导入到计算机中；S12、读取采集到的所述谷粒图像，将所述谷粒图像中各像素的属性表示为所述各像素的红色值-蓝色值和绿色值-蓝色值，当差值超出阈值，则将所述差值调整为30；S13、对所述谷粒图像中所有像素点，根据步骤S12得到的所有像素的两个属性，利用kmeans聚类算法分为2个簇，确定谷粒对应的簇，得到谷粒二值图像；S2、对所述谷粒二值图像统计谷粒连通区域，并对谷粒连通区域进行删除和填补，统计所述谷粒连通区域的灰度直方图；具体包括：S21、统计所述谷粒二值图像中各谷粒连通区域面积，删除面积小于80的连通区域，并对连通区域中的孔洞进行填补；S22、统计各连通区域的灰度直方图，其特征在于，依次计算各连通区域中的各个灰度值对应的像素数目，从而得到整个连通区域的灰度直方图；S3、对所述灰度直方图进行卷积运算，然后进行曲线拟合，得到拟合曲线；具体包括：S31、利用高斯滤波对各灰度直方图进行卷积运算，得到平滑后的灰度直方图；其包括如下步骤：首先，定义长度为100，方差为7.5的高斯低通滤波器；其次，将高斯低通滤波器与步骤S2中得到的各连通区域的灰度直方图进行卷积运算，得到平滑后的灰度直方图；S32、对平滑后的灰度直方图进行五次曲线拟合，得到拟合曲线；其包括如下步骤：首先，定义五次拟合曲线y＝ax5+bx4+cx3+dx2+ex+f；其次，利用平滑后的灰度直方图计算五次拟合曲线中的6个参数，包括a，b，c，d，e和f，得到拟合曲线；S4、根据获得的所述拟合曲线，确定阈值，计算谷粒连通区域的面积，并得到面积分布曲线图；具体包括：S41、通过寻找所述拟合曲线的最大值和第一个谷点，确定阈值thr，删除连通区域中灰度值小于阈值thr的像素，得到更为精确的谷粒连通区域；其包括如下步骤：首先，根据步骤S3得到的五次拟合曲线，在灰度值为150～200之间寻找最大值；其次，从最大值出发，沿拟合曲线左下角方向，判断曲线上各点与其前、后相邻两点之间的灰度值之差，当遇到点A，其灰度值比其前、后相邻两点的灰度值都要小，则将A点作为第一个谷点；然后，将第一个谷点对应的灰度值作为阈值thr，删除连通区域中灰度值小于阈值thr的像素，即，将谷粒二值图像中该像素的数值调整为0，从而得到更为精确的连通区域；S42、对各谷粒连通区域按面积值从小到大进行排序，得到面积分布曲线图；其包括如下步骤：首先，对于所述更为精确的各连通区域，统计像素值等于1的各连通区域中所包含的像素数目，并将像素数目作为连通区域的面积；其次，对各连通区域按其面积值从小到大进行排序，以横坐标为各连通区域的排序顺序，纵坐标为各连通区域的面积，得到面积分布曲线图；S5、根据所述面积分布曲线图，计算单个谷粒的面积值，通过谷粒连通区域的面积除以单个谷粒的面积，得到图像中所包含的谷粒总数；具体包括：S51、从所述面积分布曲线的起点出发，找到第一个面积变化相对平稳的点，将所述第一个面积变化相对平稳的点作为起始端点i0；具体包括以下步骤：从所述面积分布曲线的起点出发，将所述起点对应的面积记作si，位于所述起点右边连续三个点的面积分别记作si+1，si+2和si+3，判断所述起点是否同时满足以下4个条件：条件1：条件2：条件3：条件4：如果所述起点不能同时满足上述4个条件，则进一步判断所述起点右边的点是否同时满足上述4个条件；直到找到第一个同时满足上述4个条件的点，所述同时满足上述4个条件的点的面积变化相对平稳，可以被作为起始端点i0；S52、从所述面积分布曲线的所述起始端点i0出发，找到第一个面积变化相对剧烈的点，则将所述第一个面积变化相对剧烈的点作为终点e0；其特征在于，从所述起始端点i0出发，将所述起始端点的面积记作si0，另将所述起始端点右边第3个点的面积记作si0+3，判断起始端点是否满足以下条件： 如果起始端点不能满足上述条件，则进一步判断该起始端点右边的点是否满足上述条件；这样一直进行下去，直到找到第一个满足上述条件的点，这个满足上述条件的点的面积变化相对剧烈，可以被作为终点e0；S53、计算所述起始端点i0和所述终点e0之间面积的平均值s，并将所述平均值作为单个谷粒的面积值，具体包括以下步骤：将所述起始端点i0和所述终点e0之间n个点的面积分别记作s1,s2,…,sn，计算面积的平均值s： 将s值作为单个谷粒的面积值；S54、将所述谷粒二值图像中各连通区域的面积除以单个谷粒的面积值s，当商小于1且大于0.7，则所述连通区域的谷粒数目等于1，否则所述连通区域的谷粒数目等于商的整数部分；S55、对各个连通区域所包含的谷粒数作累加，从而得到图像中所包含的谷粒总数。

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