1、复 杂背景下植物叶片的彩色图像分割王红君1， 陈伟1， 赵辉1,2， 岳友军10 引言在设施农业中 ， 对作物生长信息的提取和分析是对作物进行施肥和病虫害诊断的基础 。 叶片含有作物生长的重要信息 ， 采用图像处理便可完成对叶片信息进行的提取和分析 。 但在此过程之前 ， 如何从现场装置的摄像头所自动拍摄的具有复杂背景的照片中分辨出叶片 ， 即彩色图像的分割问题便成了解决问题的第一步 。彩色图像分割方法有基于边缘的方法 、 阈值化方法 、 特征空间聚类法 、 基于区域的方法 、 模糊方法 、人工神经网络的方法等1,2。 在设施农业中 ， 温室大棚内往往需要安装多个摄像头对作物叶片进行拍摄 ，
2、假如采用人机互交的图像分割方法就显得效率低下 ， 并且不能够体现现代化设施农业高度自动化管理的特点 。 此时便需要一种能够根据摄像头采集到的叶片进行自动分割的方法 。与其他图像分割算法相比 ， 分水岭算法能够准确的获取前景物体的边缘 ， 实现简单 ， 能够获得完整的分割线 ， 但其也存在对噪声敏感 、 过分割等问题 。 种子区域生长 (SRG) 方法是由 Adams 和 Bischof提出的3， Mehnert 和 Jackway 进一步描述了种子生长过程中的像素之间的依赖关系4。Frank 和 ShouxianCheng应用了自动种子选择方法5，依据一定的相似度准则选择能代表需要分割区域的种
3、子 ， 并提出了解决以上两个像素依赖问题的策略 。 王佳男在 Frank 和 ShouxianCheng 的基础上 ， 结合分水岭算法 ， 提出了一种新的种子区域生长法6。 本文就是在此算法的预处理上 ，利用各项异性的扩散 Perona 2. Tianjin Agricultural University, Tianjin, 300384, China)Abstract: This paper studies the question of color images automatic segmentation. Based on a combination of watershed with
4、 automaticseeded region growing algorithm which still exists the problem of over-segmentation in the processing of complex background images, thispaper presents the application of the anisotropic diffusion Perona Then watershed is used to segment the images into regions ;Finally automatic seeded reg
5、iongrowing and combination of small regions apply to the sencond step. The result shows that this method can reduce the region segmentationand a more complete partition in the complex environment to segment target area in matlab simulation.Keywords: color image segmentation; watershed; automatic see
6、ded region growing; adjacency matrix; anisotropic diffusion在荷花图中 ， 蜜蜂被更好的分割为一个区域 ， 使得叶片的提取更为容易 。 从番茄叶片图像可看出本方法减少了区域的分割 ， 并且更完整的分割出了叶子的区域 。5 结语各向异性扩散以利用其在梯度小的区域扩散较大 、 在梯度较大的地方扩散较小的性质 ， 在去除图像噪声的同时保护了图像边缘的信息 ， 给予了后期分水岭和自动种子区域生长的有利前期处理效果 。 此图像分割为设施农业中通过图像进行病虫害诊断 、 作物缺素识别提供了保障 。 但是从图像中也能看到 ， 分割结果距离人眼判别的分
7、割效果还存在一定的差距 。 因此如何更好地把叶片从复杂的环境背景中分离出来还要做更进一步的工作 。参 考 文 献1 林开颜 , 吴军辉 , 等 . 彩色图像分割方法综述 J. 中国图像图形学报 , 2005, 10(1): 110.Lin Kaiyan, Wu Junhui, et al. Color image segmentation tech-niquesJ. Journal of Image and Graphics, 2005, 10 (1): 110.2 李辉 , 吕英华 . 在遗传算法基础上的自动阈值选取方法 J. 东北师大学报 (自然科学版 ), 2006, 38(2): 36
8、38.Li Hui, Lv Yinghua. Automatic threshold selection method onthe basis of the genetic algorithm J. Journal of Northeast Nor-mal University(Natural Science Edition), 2006, 38(2): 3638.3 R Adams, L Bischof. Seeded region growing J. IEEE Transac-tions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 1997
9、, (18):10651071.4 A Mehnert, P Jackway. An improved seeded region growing al-gorithm J. Pattern Recognition Letters, 1997, (18): 10651071.5 Frank Y, Shih, Shouxian Cheng. Automatic seeded region grow-ing for color image segmentation J. Image and Vision Comput-ing, 2005, (23): 877886.6 王佳男 . 采用基于区域的自
10、动种子区域生长法的彩色图像分割方法 D. 长春 : 东北师范大学 , 2007.Wang Jianan. A region-based SRG algorithm for color imagesegmentation Master degree paperD. Chang chun: NortheastNormal University, 2007.7 冈萨雷斯 , 等 ; 阮秋琦 , 等 , 译 . 数字图像处理 (第三版 )M. 北京 : 电子工业出版社 , 2011: 497502.8 汪伟 . 基于各向异性扩散的数字图像处理研究 D. 合肥 : 中国科学技术大学 , 2009.Wan
11、g wei. Digital image processing based on anisotropic diffu-sion Master degree paperD. Hefei: China University of Sci-ence and Technology, 2009.9 P Perona, J Malik. Scale -space and edge detection usinganisotropic diffusion J. IEEE Transactions on Pattern Analysisand Machine Intelligence, 1990, (12):
12、 629639.10 Wang Jia-nan, Kong JunA region-based SRG algorithm forcolor image segmentation C. /Proceedings of the IEEE SixthInternational Conference on Machine Learning and Cybernet-ics. New York, USA: IEEE Computer Society, 2007: 15421547.11 王彤 . 基于形态学的彩色图像分割算法研究 D. 长春 : 吉林大学 , 2006.Wang tong. A col
13、or image segmentation algorithm based onmorphologicalD. Changchun: Jilin University, 2006.12 Qidan Zhu. Coll. of Autom., Harbin Eng. Univ. Harbin, China.Exploration and improvement of Ostu threshold segmentationalgorithm.Intelligent Control and Automation (WCICA), 20108th World Congress on.7-9 July 2010.6183 6188.王红君 等 : 复杂背景下植物叶片的彩色图像分割第 2 期211
