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基于可见光谱色彩指标Otsu法的水稻冠层图像分割

         

摘要

水稻冠层数字图像分析技术在水稻生长监测、氮营养诊断及产量预测上具有应用潜力,而水稻像元精确分割、提取是水稻冠层数字图像分析结果准确、稳定、可靠的前提.最大类间方差法(Otsu法)具备分割质量稳定、自适应强的特性,分割效果较好,是一种常用的阈值分割方法.通过提取计算水稻冠层图像9种图像色彩指标R、G、B、CIEL*a*b*色彩空间的L*、a*、b*分量、HSV色彩空间的H分量、绿度叶片指数(GLD)以及植被指数(VIGreen),并以各种图像色彩指标的Otsu法对水稻冠层图像进行分割,比较其图像分割效果.结果表明,水稻和土壤像元的a*、b*、GLD、VIGreen色彩指标双峰性明显,且重叠性小,可作为分割水稻与土壤背景的候选图像色彩指标;基于a*、GLD、VIGreen色彩指标的Otsu法的分割精度较高,且基于a*色彩指标的Otsu法对水稻冠层图像分割效果的信噪比最大、误差率最低,其次是基于VIGreen色彩指标的Otsu法;基于CIEL*a*b*色彩空间的a*色彩指标是Otsu法的水稻冠层图像分割中较优的图像色彩指标.%Digital image analysis of rice canopy has been widely for monitoring rice growth,diagnosis rice N status,and predicting rice yield. The accuracy,stability,and reliability of the rice canopy digital image analysis result were based on the premise of precise segmentation of rice pixels. Otsu's method was the frequently used thresholding method in image segmentation,for its stability and self-adaptation. This paper extracted and calculated 9 image color indices from digital camera images using three color models: R,G,B,L*,a*,b* components of CIEL*a*b* color space,H,visible-spectrum green leaf algorithm (GLD) and vegetation index(VIGreen). The segmentation of rice pixel from soil background was conducted by the Otsu's method based on different color indices,and the accuracy of the segmentation was evaluated. The results showed that there were obvious bimodality and little overlap in a*,b* components of CIEL*a*b* color space,GLD,and VIGreenbetween rice and soil pixels, which mean that these color indices should be the candidate color indices for rice canopy image segmentation. The Otsu's method based on a* components of CIEL*a*b* color space,GLD,and VIGreenhad higher segmentation accuracy in comparison with which based on b* components of CIEL*a*b* color space. The highest signal-noise ratio and lowest error rate of rice canopy image segmentation was arrived by the Otsu's method based on a* components of CIEL*a*b* color space. The signal-noise ratio and error rate of rice canopy image segmentation by the Otsu's method based on VIGreenwere next only to the Otsu's method based on a* components of CIEL*a*b* color space. In conclusion,a* components of CIEL*a*b* color space was the optimum image color index for rice canopy image segmentation by the Otsu's method.

著录项

  • 来源
    《广东农业科学》 |2018年第1期|120-125前插1|共7页
  • 作者单位

    广东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部南方植物营养与肥料重点实验室/广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室;

    广东 广州 510640;

    广东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部南方植物营养与肥料重点实验室/广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室;

    广东 广州 510640;

    广东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部南方植物营养与肥料重点实验室/广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室;

    广东 广州 510640;

    广东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部南方植物营养与肥料重点实验室/广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室;

    广东 广州 510640;

    广东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部南方植物营养与肥料重点实验室/广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室;

    广东 广州 510640;

    广东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部南方植物营养与肥料重点实验室/广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室;

    广东 广州 510640;

    广东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部南方植物营养与肥料重点实验室/广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室;

    广东 广州 510640;

  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 chi
  • 中图分类 电子技术、计算机技术在农业上的应用;光谱分析;
  • 关键词

    最大类间方差法(Otsu法); 水稻; 数字图像; 图像分割;

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