一种基于图像处理的火龙果果实识别系统和方法

本技术方案属于图像处理，具体涉及一种基于图像处理的火龙果果实识别系统和方法。

背景技术：

1、目前，随着计算机科学、人工智能和图像处理等学科的发展，计算机图形基于摄影、字符运动等的场景信息而建立的，即利用图像捕获设备实际捕获图像，从而降低人工识别的成本负担。将图像处理与传统种植业结合，不仅可以有效的减少人力成本，提高产能，还可以降低错误率，提高精准度和灵活性，在火龙果种植行业，对于成熟的火龙果果实，成熟度可以通过其火龙果成熟度和果型识别，利用图像处理进行识别，便于在自动化采摘时，对火龙果进行分类，提高采摘效率，降低采摘成本。本技术方案的目的在于提供基于机器视觉的火龙果果实识别系统及方法以解决所述问题。

2、技术方案内容

3、为克服上述现有技术的不足，本技术方案提出一种基于图像处理的火龙果果实识别系统和方法。

4、为了解决上述问题，本发明提供了如下技术方案：一种基于图像处理的火龙果果实识别系统，包括：

5、拍摄模块，用于采用预设的摄像装置拍摄火龙果树图像，所述摄像装置采用双目摄像机，双目摄像机每次拍摄得到两张所述火龙果树图像；

6、存储模块，用于存储不同品种的火龙果树的火龙果树特征信息以及不同品种的火龙果果实成熟对应的成熟果实特征信息，所述成熟果实特征信息包括火龙果果实成熟时果实的大小区间以及颜色区间；

7、识别模块，用于对火龙果树图像进行分析并得到包含火龙果果实的火龙果实际特征信息，实际特征信息包括火龙果果实的大小及颜色，通过将实际特征信息与成熟果实特征信息进行比较，得出果实是否成熟。

8、优选地，所述识别模块包括火龙果树识别模块，火龙果树识别模块包括：

9、第一二值化处理模块，对火龙果树图像进行二值化处理，将火龙果树的颜色设为1，其它颜色设为0，得到第一二值化处理图像；

10、第一区域图像获取模块，获取第一二值处理图像中颜色为1的区域的位置信息，并将所述火龙果树图像中对应该位置信息的部分抠出，抠出的图像为第一区域图像，第一区域图像至少为一个；

11、火龙果树特征获取模块，获取第一区域图像中火龙果树的火龙果树特征信息；

12、第一对比模块，将获取的火龙果树特征信息与存储在存储模块中的火龙果树特征信息进行对比，并根据对比结果得出第一区域图像是否具有火龙果树，如果不具有火龙果树，则将对应的第一区域图像进行删除。

13、优选地，所述识别模块还包括火龙果果实识别模块，火龙果果实识别模块包括：

14、第二二值化处理模块，对火龙果树识别模块中未删除的第一区域图像分别进行二值化处理，将存储模块中存储的火龙果果实成熟时果实的颜色区间设为1，其它颜色设为0，得到第二二值化处理图像；

15、第二区域图像获取模块，获取第二二值化处理图像中颜色为1的区域的位置信息，将对应的第一区域图像中对应该位置信息的部分抠出，抠出的图像为第二区域图像，从每张第一区域图像中抠出的第二区域图像至少为一个；

16、火龙果果实特征获取模块，根据双目摄像机一次拍摄的两张火龙果树图像得到的两第二区域图像获取第二区域图像中火龙果的火龙果实际特征信息；

17、第二对比模块，将获取的火龙果实际特征信息与所述成熟果实特征信息进行比较，并根据对比结果得出是否存在成熟的火龙果果实。

18、优选地，还包括：

19、第一控制器，与所述拍摄模块通讯连接，用于接收拍摄模块拍摄的所述火龙果树图像；

20、远程服务器，与所述第一控制器无线通讯，所述识别模块集成在远程服务器内，所述远程服务器能够读取存储模块中的内容，第一控制器能够将接收的所述火龙果树图像发送到远程服务器，远程服务器在接收到火龙果树图像后控制识别模块工作。

21、优选地，还包括：

22、定位模块，用于获取拍摄装置在拍摄所述火龙果树图像时的位置信息；

23、姿态获取模块，用于获取拍摄装置在拍摄所述火龙果树图像时的姿态信息，所述姿态信息包括拍摄角度和拍摄装置距离地面的高度；

24、参数获取模块，用于获取拍摄装置在拍摄所述火龙果树图像时的拍摄参数，所述拍摄参数至少包括拍摄装置的焦距，所述定位模块、姿态获取模块以及参数获取模块集成在第一控制器中，第一控制器在向远程服务器发送火龙果树图像时同时将与火龙果树图像对应的位置信息、姿态信息以及拍摄参数一起发送到远程服务器；

25、距离计算模块，根据双目摄像机一次拍摄的两火龙果树图像，计算出第二区域图像中的火龙果与拍摄装置的距离；

26、位置获取模块，根据所述定位模块得到的位置信息以及距离计算模块计算得到的所述距离获取对应的火龙果的位置信息。

27、本发明还提供了一种基于图像处理的火龙果果实识别方法，包括：

28、步骤一、拍摄模块通过双目摄像机拍摄火龙果树图像，每次拍摄得到两张火龙果树图像；

29、步骤二、第一控制器将所述火龙果树图像上传至远程服务器；

30、步骤三、远程服务器中的识别模块对火龙果树图像进行分析并得到包含火龙果果实的火龙果实际特征信息，实际特征信息包括火龙果果实的大小及颜色，通过将实际特征信息与成熟果实特征信息进行比较，得出果实是否成熟，所述成熟果实特征信息预先存储在存储模块中，所述成熟果实特征信息至少包括火龙果果实成熟时果实的大小区间以及颜色区间。

31、优选地，第一控制器采用如下步骤将所述火龙果树图像上传至远程服务器，具体步骤如下：

32、步骤1：利用公式(1)根据所述火龙果树图像中每一个像素点的rgb值控制所述火龙果树图像的压缩方式：

33、

34、其中y表示所述火龙果树图像的压缩方式控制值；[r(i，j)，g(i，j)，b(i，j)]表示所述火龙果树图像中第i行第j列像素点的rgb值；r1表示纵向压缩方式中上纵向的r值压缩参数；r2表示纵向压缩方式中下纵向的r值压缩参数；g1表示纵向压缩方式中上纵向的g值压缩参数；g2表示纵向压缩方式中下纵向的g值压缩参数；b1表示纵向压缩方式中上纵向的b值压缩参数；b2表示纵向压缩方式中下纵向的b值压缩参数；r3表示横向压缩方式中左纵向的r值压缩参数；r4表示横向压缩方式中右纵向的r值压缩参数；g3表示横向压缩方式中左纵向的g值压缩参数；g4表示横向压缩方式中右纵向的g值压缩参数；b3表示横向压缩方式中左纵向的b值压缩参数；b4表示横向压缩方式中右纵向的b值压缩参数；n表示所述火龙果树图像的任意一列像素点的总个数；m表示所述火龙果树图像的任意一行像素点的总个数；min’i＝，j＝[]表示将i，j的值按照上下取值范围内的所有数值代入到括号内得到括号内的最小值；表示向上取整；f{}表示非负判断函数，若括号内的数值为非负数则函数值为1，若括号内的数值为负数则函数值为0；

35、若y＝1，则表示所述火龙果树图像的压缩方式控制为纵向压缩方式；

36、若y＝0，则表示所述火龙果树图像的压缩方式控制为横向压缩方式；

37、步骤2：利用公式(2)根据所述火龙果树图像的压缩方式对所述火龙果树图像进行保真压缩，然后将保真压缩后的图像上传至远程服务器并记录其压缩方式和对应压缩参数：

38、

39、其中[r′(i，j)，g′(i，j)，b′(i，j)]表示进行保真压缩后的火龙果树图像中第i行第j列像素点的rgb值；else表示处其它范围以外的情况；

40、步骤3：若后续在远程服务器进行下载所述火龙果树图像时，利用公式(3)对远程服务器内保真压缩的火龙果树图像进行数据解压得到最原始的火龙果树图像：

41、

42、其中[r(i，j)，g(i，j)，b(i，j)]表示解压得到原始的火龙果树图像中第i行第j列像素点的rgb值。

43、本发明还提供了一种图像远程传输方法，具体包括如下步骤：

44、步骤1：利用公式(1)根据图像中每一个像素点的rgb值控制所述图像的压缩方式：

45、

46、其中y表示所述图像的压缩方式控制值；[r(i，j)，g(i，j)，b(i，j)]表示所述图像中第i行第j列像素点的rgb值；r1表示纵向压缩方式中上纵向的r值压缩参数；r2表示纵向压缩方式中下纵向的r值压缩参数；g1表示纵向压缩方式中上纵向的g值压缩参数；g2表示纵向压缩方式中下纵向的g值压缩参数；b1表示纵向压缩方式中上纵向的b值压缩参数；b2表示纵向压缩方式中下纵向的b值压缩参数；r3表示横向压缩方式中左纵向的r值压缩参数；r4表示横向压缩方式中右纵向的r值压缩参数；g3表示横向压缩方式中左纵向的g值压缩参数；g4表示横向压缩方式中右纵向的g值压缩参数；b3表示横向压缩方式中左纵向的b值压缩参数；b4表示横向压缩方式中右纵向的b值压缩参数；n表示所述图像的任意一列像素点的总个数；m表示所述图像的任意一行像素点的总个数；min’i＝，j＝[]表示将i，j的值按照上下取值范围内的所有数值代入到括号内得到括号内的最小值；表示向上取整；f{}表示非负判断函数，若括号内的数值为非负数则函数值为1，若括号内的数值为负数则函数值为0；

47、若y＝1，则表示所述图像的压缩方式控制为纵向压缩方式；

48、若y＝0，则表示所述图像的压缩方式控制为横向压缩方式；

49、步骤2：利用公式(2)根据所述图像的压缩方式对所述图像进行保真压缩，然后将保真压缩后的图像上传至远程服务器并记录其压缩方式和对应压缩参数：

50、

51、其中[r′(i，j)，g′(i，j)，b′(i，j)]表示进行保真压缩后的图像中第i行第j列像素点的rgb值；else表示处其它范围以外的情况；

52、步骤3：若后续在远程服务器进行下载所述图像时，利用公式(3)对远程服务器内保真压缩的图像进行数据解压得到原始的图像：

53、

54、其中[r(i，j)，g(i，j)，b(i，j)]表示解压得到原始的图像中第i行第j列像素点的rgb值。

55、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

56、本发明能够自动地识别火龙果是否成熟；同时也对图像的传输方法进行了改进，提高了图像传输速率。

技术实现思路