一种用于玉米大田的杂草分析图像处理系统

1.本发明涉及杂草图像处理技术领域，具体为一种用于玉米大田的杂草分析图像处理系统。


背景技术：

2.当前玉米种植过程中，在玉米幼苗期需要严格的控制杂草的生长，杂草会在玉米幼苗期争夺玉米生长的空间和阳光，在杂草猛生的玉米大田中，玉米幼苗会因为缺少空间和营养生长缓慢甚至枯萎，因此在玉米幼苗期对杂草的控制显得尤为重要，在大面积种植玉米的地区，会通过航拍等技术，采集玉米大田图像，再通过图像处理技术分析杂草情况；
3.但是目前用于玉米大田的杂草分析图像处理系统，没有固定的采集位置，采集的图像差异较大，耗时较多，对图像分析时，没有提前设置好分析的步骤，导致图像分析效率低。


技术实现要素：

4.本发明提供一种用于玉米大田的杂草分析图像处理系统，可以有效解决上述背景技术中提出目前用于玉米大田的杂草分析图像处理系统，没有固定的采集位置，采集的图像差异较大，耗时较多，对图像分析时，没有提前设置好分析的步骤，导致图像分析效率低的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于玉米大田的杂草分析图像处理系统，包括控制模块、图像采集模块、分析设置模块、分析执行模块和结果输出模块；
6.所述控制模块控制整个系统的运行，所述图像采集模块采集玉米大田的图像数据，所述分析设置模块选定分析对象设置分析步骤，所述分析执行模块对采集的玉米大田图像进行分析处理，所述结果输出模块输出玉米大田中杂草的分析结果。
7.根据上述技术方案，所述图像采集模块包括采集设定单元、时间设定单元和拍摄单元；
8.所述采集设定单元对玉米大田的采集区域和采集位置进行设置，确定拍摄路线；
9.所述时间设定单元设置采集时间，在采集时间内进行图像采集；
10.所述拍摄单元包括系统摄像机，采集玉米大田图像。
11.根据上述技术方案，所述采集设定单元设定的采集区域为整个玉米大田，并将玉米大田绘制成平面图形，以玉米大田的两条相交田埂建立坐标系，分别记为x轴和y轴；
12.采集位置为每次图像采集的采集点，采集点的具体数据包括采集高度h，采集点的投影距x轴的垂直距离，采集点的投影距y轴的垂直距离。
13.根据上述技术方案，相邻所述采集点之间的间隔为5-10m，所述采集点距离玉米大田边缘2-4m；
14.所述系统摄像机的拍摄高度与采集点的高度相同。
15.根据上述技术方案，所述采集设定单元设定拍摄路线时，选择玉米大田两端的两
个采集点，分别作为采集起点和采集终点，系统摄像机从起点开始拍摄，并经过全部的采集点，采集图像后，在终点结束拍摄。
16.根据上述技术方案，所述分析设置模块包括基础设置单元和步骤设定单元；
17.所述基础设置单元选择分析的对象，并对其图像特征进行分析；
18.所述步骤设置单元为每个分析的对象设定分析的步骤。
19.根据上述技术方案，所述分析对象包括玉米植株和杂草；
20.玉米植株的图像特征包括玉米植株的位置、玉米植株自身图像和玉米植株的影子；
21.杂草的图像特征包括杂草的生长区域、杂草自身图像、杂草的影子和杂草的种类。
22.根据上述技术方案，所述玉米植株的分析步骤如下：
23.a1、在玉米大田图像中选定十棵玉米植株，分析玉米植株茎杆、叶片和影子特征；
24.a2、根据玉米植株特征确定玉米大田图像中的全部玉米植株位置，并进行标记；
25.a3、分析玉米植株影子长度，并进行记录；
26.a4、去除图像中全部的玉米植株图像。
27.根据上述技术方案，所述杂草的分析步骤如下：
28.b1、在去除玉米植株的玉米大田图像中提取绿色分布的情况；
29.b2、根据绿色分布情况确定杂草分布的区域，并计算区域面积；
30.b3、在杂草区域的边缘分析杂草的影子长度；
31.b4、将同一张图像中的杂草影子长度与玉米植株影子长度做比较；
32.b5、提取需要去除的杂草区域，并在区域内记录杂草影子长度。
33.根据上述技术方案，所述结果输出模块包括区域对比单元、长度对比单元和综合输出单元；
34.所述区域对比单元对比不同杂草区域的面积，将杂草区域按照面积排序，所述长度对比单元对不同区域的杂草影子长度进行比较，将杂草区域按照杂草影子长度进行对比，将杂草区域按照杂草影子长度排序，所述综合输出单元根据两次排序的结果，对排序结果进行叠加，对杂草区域进行综合排序。
35.与现有技术相比，本发明的有益效果：
36.1、通过设置采集设定单元、时间设定单元和拍摄单元，在图像采集前对采集的位置、采集路线、采集时间进行提前设定，在采集前通过对采集过程的规划，节省后续采集的时间，采集的目标更加明确，采集的图像更符合需求，从而使采集有序进行，提高了玉米大田图像采集的效率。
37.2、通过基础设置单元和步骤设定单元，选择需要分析的对象，确定该对象的特征，再设定好分析的步骤，按照步骤对图像进行分析，能够快速的对玉米植株的图像进行分析，去除玉米植株图像后直接通过颜色确定杂草区域，使杂草图像的分析更加便捷。
38.3、通过区域对比单元比较杂草区域的大小，根据杂草区域面积进行排序，通过长度对比单元比较杂草影子长度，根据杂草影子长度对杂草进行排序，再综合分析杂草区域和杂草影子长度，对杂草区域综合排序，方便根据排序快速了解杂草情况。
39.综上所述，通过采集设定单元在玉米大田图像采集前设定好拍摄的路线，图像采集点，在前期做好充足的准备，然后采集图像，能够节省采集时间，再分别按照玉米植株和
杂草的分析步骤对玉米植株和杂草进行分析，按照步骤分析，使玉米大田图像处理更加具有条理，不易出错，然后根据杂草区域和杂草影子长度进行排序，更加快速直观的了解玉米大田杂草图像处理的情况。
附图说明
40.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
41.在附图中：
42.图1是本发明的系统结构框图；
43.图2是本发明的玉米植株分析步骤图；
44.图3是本发明的杂草分析步骤图。
具体实施方式
45.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
46.实施例：如图1-3所示，本发明提供一种技术方案，一种用于玉米大田的杂草分析图像处理系统，包括控制模块、图像采集模块、分析设置模块、分析执行模块和结果输出模块；
47.控制模块控制整个系统的运行，图像采集模块采集玉米大田的图像数据，分析设置模块选定分析对象设置分析步骤，分析执行模块对采集的玉米大田图像进行分析处理，结果输出模块输出玉米大田中杂草的分析结果。
48.根据上述技术方案，图像采集模块包括采集设定单元、时间设定单元和拍摄单元；
49.采集设定单元对玉米大田的采集区域和采集位置进行设置，确定拍摄路线；
50.时间设定单元设置采集时间，在采集时间内进行图像采集；
51.拍摄单元包括系统摄像机，采集玉米大田图像。
52.根据上述技术方案，采集设定单元设定的采集区域为整个玉米大田，并将玉米大田绘制成平面图形，以玉米大田的两条相交田埂建立坐标系，分别记为x轴和y轴；
53.采集位置为每次图像采集的采集点，采集点的具体数据包括采集高度h，采集点的投影距x轴的垂直距离，采集点的投影距y轴的垂直距离。
54.根据上述技术方案，相邻采集点之间的间隔为7m，采集点距离玉米大田边缘3m；
55.系统摄像机的拍摄高度与采集点的高度相同。
56.根据上述技术方案，采集设定单元设定拍摄路线时，选择玉米大田两端的两个采集点，分别作为采集起点和采集终点，系统摄像机从起点开始拍摄，并经过全部的采集点，采集图像后，在终点结束拍摄；
57.通过设置采集设定单元、时间设定单元和拍摄单元，在图像采集前对采集的位置、采集路线、采集时间进行提前设定，在采集前通过对采集过程的规划，节省后续采集的时间，采集的目标更加明确，采集的图像更符合需求，从而使采集有序进行，提高了玉米大田图像采集的效率。
58.根据上述技术方案，分析设置模块包括基础设置单元和步骤设定单元；
59.基础设置单元选择分析的对象，并对其图像特征进行分析；
60.步骤设置单元为每个分析的对象设定分析的步骤。
61.根据上述技术方案，分析对象包括玉米植株和杂草；
62.玉米植株的图像特征包括玉米植株的位置、玉米植株自身图像和玉米植株的影子；
63.杂草的图像特征包括杂草的生长区域、杂草自身图像、杂草的影子和杂草的种类。
64.根据上述技术方案，玉米植株的分析步骤如下：
65.a1、在玉米大田图像中选定十棵玉米植株，分析玉米植株茎杆、叶片和影子特征；
66.a2、根据玉米植株特征确定玉米大田图像中的全部玉米植株位置，并进行标记；
67.a3、分析玉米植株影子长度，并进行记录；
68.a4、去除图像中全部的玉米植株图像。
69.根据上述技术方案，杂草的分析步骤如下：
70.b1、在去除玉米植株的玉米大田图像中提取绿色分布的情况；
71.b2、根据绿色分布情况确定杂草分布的区域，并计算区域面积；
72.b3、在杂草区域的边缘分析杂草的影子长度；
73.b4、将同一张图像中的杂草影子长度与玉米植株影子长度做比较；
74.b5、提取需要去除的杂草区域，并在区域内记录杂草影子长度；
75.通过基础设置单元和步骤设定单元，选择需要分析的对象，确定该对象的特征，再设定好分析的步骤，按照步骤对图像进行分析，能够快速的对玉米植株的图像进行分析，去除玉米植株图像后直接通过颜色确定杂草区域，使杂草图像的分析更加便捷。
76.根据上述技术方案，结果输出模块包括区域对比单元、长度对比单元和综合输出单元；
77.区域对比单元对比不同杂草区域的面积，将杂草区域按照面积排序，长度对比单元对不同区域的杂草影子长度进行比较，将杂草区域按照杂草影子长度进行对比，将杂草区域按照杂草影子长度排序，综合输出单元根据两次排序的结果，对排序结果进行叠加，对杂草区域进行综合排序；
78.通过区域对比单元比较杂草区域的大小，根据杂草区域面积进行排序，通过长度对比单元比较杂草影子长度，根据杂草影子长度对杂草进行排序，再综合分析杂草区域和杂草影子长度，对杂草区域综合排序，方便根据排序快速了解杂草情况。
79.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。