一种基于Kinect传感器的颜色深度匹配植株识别方法技术

本发明专利技术提供了一种基于Kinect传感器的颜色深度匹配植株识别方法，该方法包括：第一步，调用Kinect传感器彩色摄像头和红外摄像头；第二步，获取彩色图像和深度图像及其数据；第三步，对所获取的彩色图像和深度图像进行处理；第四步，彩色图像和深度图像匹配，提取植株目标。由于同时进行了彩色图像和深度图像的处理，并将两种图像匹配，在农业喷雾植株检测领域的应用中，能够更加精确的实现目标植株的检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种农业喷雾植株检测技术，尤其涉及一种基于Kinect传感器的颜 色深度匹配植株识别方法。
技术介绍
近年来，由于传感器具有微型化、数字化、智能化以及多功能化等特点，在农业果 树、花卉等植株的农药喷雾领域起到重要的作用，基于传感器的植株检测技术也逐渐成为 人们研究的一大热点。目前，基于传感器的植株检测技术主要有三种：红外线技术、超声波 对靶技术和激光技术。基于红外线技术和超声波对靶技术的传感器检测方法，由于其受喷 雾环境温度、湿度等因素的影响，对植株检测的精确性有很大的影响，从而降低了农药的有 效利用率；基于激光技术的传感器检测方法，其高精度、高速度的检测特点，能够快速实现 植株目标的实时检测，从而达到提高农药的有效利用率、减少农药对环境污染的目的，但是 基于激光技术的传感器，其价格往往较高，运用在农业喷雾领域，增加了农药喷洒设备的成 本，从经济层面上考虑，其实际应用的推广难度较大。Kinect传感器为微软公布的XB0X360 体感周边外设，该设备的技术可以同时提供彩色图像和深度图像，从而获取三维空间的数 据，且不受光线的影响，其价格也较便宜。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于Kinect传感器的颜色 深度匹配植株识别方法，能够更加精确的实现目标植株的检测。 本专利技术采用如下的技术方案： -种基于Kinect传感器的颜色深度匹配植株识别方法，包括步骤： 步骤1，调用Kinect传感器彩色摄像头和红外摄像头； 步骤2,获取彩色图像和深度图像及其数据； 步骤3,对所获取的彩色图像和深度图像进行处理：将步骤2中所获取的RGB彩 色图像颜色模型转换为HSV颜色模型，对色调H进行阀值限制，从而获取图像中绿色植株 部分，显示为白色点阵，其余背景及杂物显示为黑色点阵，对HSV阀值处理后的图像进行 Canny算子图像边缘检测处理，标识出图像中的植株的实际边缘；将步骤2中所获取的深度 图像，限制需要检测的深度距离范围，显示限定范围内的物体，去除范围之外的干扰物，对 限制深度范围后获取的深度图像，选用最大类间方差法对限定深度范围后的图像进行阀值 处理，进一步去除背景干扰物，显示范围物体为白色，背景色为黑色； 步骤4,对步骤3处理后得到的彩色图像和深度图像进行相乘匹配，保留深度距离 范围内的绿色植株目标，去除背景及其他杂物；所述彩色图像和深度图像进行相乘匹配方 法的图像匹配原则为：当同一像素点的彩色图像和深度图像像素值均不为〇时，表示该像 素为目标植株点，保留该像素点；反之，若彩色图像和深度图像存在〇像素值时，说明该像 素点为误差点，去除该像素点。 进一步，所述步骤1，调用Kinect传感器彩色摄像头和红外摄像头，彩色摄像头所 获取的彩色图像像素为640x 480,红外摄像头所获取的深度图像像素为640x 480。 进一步，所述步骤2,通过帧触发循环函数设定循环次数i，获取指定帧i+Ι的彩色 图像和深度图像及其数据流。 进一步，所述步骤3,对色调H的阀值限制范围取，限制需要检测的深度 距离范围为，所选取的数值范围能够充分实现限定深度距离范围内对应植株目 标有无、大小、形状等特征信息的检测。 进一步，所述步骤4中，彩色图像和深度图像进行相乘匹配方法的其数学模型如 下： 其中Pn为彩色图像和深度图像进行相乘匹配所得图像像素值的有无，有置1，无则 置〇 ;cn为彩色图像的像素值，d n为深度图像的像素值 本专利技术的有益效果在于：， 通过彩色摄像头和深度摄像头获取彩色图像和深度图像，并对其进行相应的图像处理和匹 配，实现限定深度距离范围内对应植株目标有无、大小、形状等特征信息的检测，满足农业 喷雾植株目标检测的要求，提高喷雾的精确度和农药的有效利用率，降低农药喷洒的浪费 以及对环境的影响。【附图说明】 图1是本专利技术的步骤流程 图； 图2是本专利技术基于图1的进一步步骤实施图； 图3是本专利技术通过MATLAB调用Kinect传感器获取的彩色图像； 图4是本专利技术对所获取的彩色图像处理后的效果图； 图5是本专利技术对所获取的深度图像处理后的效果图； 图6是本专利技术对处理后的彩色图像和深度图像进行匹配的效果图。【具体实施方式】 以下结合附图和具体实施例对本专利技术作具体的介绍。 参照图1所示，本专利技术提供一种基于Kinect传感器的颜色深度匹配植株识别方 法，通过彩色摄像头和深度摄像头获取彩色图像和深度图像，并对其进行相应的图像处理 和匹配，实现限定深度距离范围内对应植株目标有无、大小、形状等特征信息的检测。包括 如下步骤： 步骤1，通过MATLAB软件调用Kinect传感器彩色摄像头和红外摄像头； 步骤2,获取彩色图像和深度图像及其数据； 步骤3,对所获取的彩色图像和深度图像进行处理； 步骤4,彩色图像和深度图像匹配，提取植株目标。 本专利技术相对现有技术来说，同时调用彩色摄像头和深度摄像头，对所获取的彩色 图像和深度图像进行处理，从颜色以及深度信息这两方面同时进行目标植株的检测提取， 因此在植株的检测识别上能够实现比现有技术的识别准确度更好。 参照图2所示，给出了基于图1的更详细的步骤实施图。本专利技术将结合图3~图6 的实例对图1的各个步骤进行详细论述，实例的预期效果是识别与彩色图像图3中形状不 规则的绿色植株（a)的枝叶部分。 步骤1 :通过MATLAB软件调用Kinect传感器彩色摄像头和红外摄像头，将Kinect 传感器接至计算机上，彩色摄像头所获取的彩色图像像素为640x 480,红外摄像头所获取 的深度图像像素为640x 480。 步骤2 :通过软件程序中的帧触发循环函数设定循环次数i，获取指定帧i+1的彩 色图像和深度图像及其数据流。所获取的单帧图像数据以矩阵形式保存，其中彩色图像数 据为640x 480x 3uint8格式，深度图像数据为6当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Kinect传感器的颜色深度匹配植株识别方法，其特征在于，包括步骤：步骤1，调用Kinect传感器彩色摄像头和红外摄像头；步骤2，获取彩色图像和深度图像及其数据；步骤3，对所获取的彩色图像和深度图像进行处理：将步骤2中所获取的RGB彩色图像颜色模型转换为HSV颜色模型，对色调H进行阀值限制，从而获取图像中绿色植株部分，显示为白色点阵，其余背景及杂物显示为黑色点阵，对HSV阀值处理后的图像进行Canny算子图像边缘检测处理，标识出图像中的植株的实际边缘；将步骤2中所获取的深度图像，限制需要检测的深度距离范围，显示限定范围内的物体，去除范围之外的干扰物，对限制深度范围后获取的深度图像，选用最大类间方差法对限定深度范围后的图像进行阀值处理，进一步去除背景干扰物，显示范围物体为白色，背景色为黑色；步骤4，对步骤3处理后得到的彩色图像和深度图像进行相乘匹配，保留深度距离范围内的绿色植株目标，去除背景及其他杂物；所述彩色图像和深度图像进行相乘匹配方法的图像匹配原则为：当同一像素点的彩色图像和深度图像像素值均不为0时，表示该像素为目标植株点，保留该像素点；反之，若彩色图像和深度图像存在0像素值时，说明该像素点为误差点，去除该像素点。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈跃，徐慧，刘慧，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32