葉面積測(cè)定儀基于矩形框的幾何校正方法-文庫吧
2025-06-11 08:34 本頁面
【正文】 B 和自定義分配等9 種常見RGB 空間灰度化方法（表1），可根據(jù)不同葉片顏色和背景顏色選擇不同的方法，彌補(bǔ)了單一灰度化方法的缺陷性，分割效果良好。由于人眼對(duì)綠色的敏感度最高，對(duì)紅色的敏感度次之，對(duì)藍(lán)色的敏感度最低，++ 時(shí)灰度化效果較好[10]，GCCA ++ 的自定義方法為默認(rèn)灰度化方法。表1 常見的RGB 空間灰度化方法注：默認(rèn)情況下，GCCA 法選擇自定義分配方法為灰度化方法，其中自定義方法的參數(shù)k4=，k5=。 在曝光不足或過度的情況下，圖像灰度可能局限在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，這將產(chǎn)生一個(gè)模糊不清的圖像[11]，可以通過灰度變換對(duì)灰度級(jí)灰度進(jìn)行擴(kuò)展，有效地改善圖像的視覺效果?；叶茸儞Q是根據(jù)某種目標(biāo)條件按一定變換關(guān)系逐點(diǎn)改變?cè)瓐D像中每一個(gè)像素灰度值的方法，主要針對(duì)獨(dú)立的像素點(diǎn)進(jìn)行處理，通過改變?cè)紙D像數(shù)據(jù)所占據(jù)的灰度范圍而使圖像在視覺上得到良好的改觀，同時(shí)使邊界區(qū)更為明顯，便于后續(xù)處理。本文采用直方圖均衡化來增強(qiáng)圖像。直方圖均衡的基本思想是對(duì)在圖像中像素個(gè)數(shù)多的灰度級(jí)進(jìn)行展寬，而對(duì)像素個(gè)數(shù)少的灰度級(jí)進(jìn)行縮減，從而達(dá)到清晰圖像的目的，而且這種方法對(duì)于背景和前景都太亮或者太暗的圖像非常有用[12]。離散圖像的變換函數(shù)轉(zhuǎn)換關(guān)系為 式中，GrayValue(z)表示第z 個(gè)像素點(diǎn)的灰度值；ni 表示灰度值為i 的像素個(gè)數(shù)；N 表示圖像總像素?cái)?shù)；Ceiling(X)函數(shù)能獲取大于或等于X 的最小整數(shù)。 中值濾波去噪 由攝像頭獲得的圖像經(jīng)過A/D 轉(zhuǎn)換、線路傳送都會(huì)產(chǎn)生“噪聲”[11]，因此在進(jìn)行二值化之前改善圖像，必須進(jìn)行降噪處理。污染圖像去噪的目的就是減少和消除圖像中的“噪音”，改善圖像質(zhì)量，以利于對(duì)圖像特征進(jìn)行分析[13]。中值濾波法消除噪聲，是通過查看某一像素33 領(lǐng)域內(nèi)9 像素的灰度，按照從小到大的順序排列，然后用排序后的中間值代替此像素的灰度值，從而達(dá)到消除噪聲的目的。在去噪過程中，噪聲被消除了，而邊緣完好保留，在條紋不多時(shí)效果更加突出。因此，中值濾波法是噪聲消除的最有效方法[14]。 二值化 二值化是基于閾值的圖像分割，根據(jù)灰度值區(qū)分圖形和背景[15]。在二值化圖像時(shí)，把大于某個(gè)臨界灰度值的像素灰度設(shè)為灰度極大值，把小于這個(gè)值的像素灰度設(shè)為灰度極小值，從而實(shí)現(xiàn)二值化。根據(jù)閾值選取的不同，二值化的算法分為固定閾值法和自適應(yīng)閾值法。常用的二值化法有最大類間方法差、迭代法和最大熵閾值法等[16]。本文分別采用了大津法(OTSU)法、迭代法和手動(dòng)選擇法三種方法，根據(jù)實(shí)際情況具體選擇，基本能夠準(zhǔn)確地將葉片和背景進(jìn)行分離。OTSU 法選取出來的閾值非常理想，各種情況下的表現(xiàn)都較為良好[17]。其最大優(yōu)點(diǎn)就是穩(wěn)定性好。迭代法算法對(duì)直方圖分布成雙峰或者分布比較均勻時(shí)效果比較好，但對(duì)直方圖分布比較窄或分布不呈雙峰的圖像，分割效果往往不理想[18]。通過程序測(cè)試發(fā)現(xiàn)，OTSU 法比迭代法稍快，而迭代法在直方圖分布成雙峰情況下分割效果較好，但一般情況下不夠穩(wěn)定。因?yàn)槟承┨囟▓D像，迭代過程中微小數(shù)據(jù)的變化甚至?xí)鸱指罱Y(jié)果的巨大變化，導(dǎo)致分割失效，這是由于非線性迭代系統(tǒng)對(duì)初始條件的敏感性，即俗稱的“蝴蝶效應(yīng)”造成的[18]。手動(dòng)算法是通過觀察直方圖，用鼠標(biāo)點(diǎn)選方式選擇分割閾值。該方法可以根據(jù)灰度直方圖實(shí)際情況，自行選擇閾值。其優(yōu)點(diǎn)是可靠性強(qiáng)，多數(shù)情況都能使用，但手動(dòng)操作需要一定的經(jīng)驗(yàn)。在特殊情況下，這種方法可以用來彌補(bǔ)前兩種方法的不足。 幾何校正 由于利用數(shù)碼相機(jī)采集的現(xiàn)場(chǎng)圖像大都出現(xiàn)傾斜失真現(xiàn)象，為了能更好地反映圖像的真實(shí)情況，需要對(duì)圖像進(jìn)行幾何失真校正[19]。幾何校正的主要思想是根據(jù)畸變圖像中4 個(gè)像素與他們的實(shí)際4 個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的函數(shù)關(guān)系，對(duì)畸變圖所有像素點(diǎn)進(jìn)行糾正，再對(duì)空缺像素進(jìn)行灰度插值，從而實(shí)現(xiàn)幾何校正。幾何校正的第一步是應(yīng)用Hough 變換[2022]提取參考矩形框的4 條邊，并求出這4條邊之間的交點(diǎn)坐標(biāo)找到4 個(gè)控制點(diǎn)，然后根據(jù)控制點(diǎn)與實(shí)際矩形框4 個(gè)頂點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系求出變換方程，并
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