基于冠层图像颜色特征提取的小麦氮营养水平评价_朱虹.pdfVIP

第 26 卷 增刊 2 农 业 工 程 学 报 Vol.26 Supp.2 16 2010 年 12 月 Transactions of the CSAE Dec. 2010 基于冠层图像颜色特征提取的小麦氮营养水平评价 1 1 1 2 朱 虹 ，郑丽敏 ，尹健玲 ，吴富宁 （1. 中国农业大学信息与电气工程学院，100083； 2. 中国农业大学农业与生物技术学院，100193） 摘 要：该文利用计算机图像处理技术，通过提取小麦冠层图像颜色特征，进行了小麦氮营养水平评价的研究。通过对 RGB 和 HIS 两种颜色系统表示的 R 、G、B 、H 、S、I 和 L 参量进行了直方图统计量的计算，提取出一些简单有效的特征 用于表达小麦自返青后的 7 个主要生育时期冠层的颜色。结果表明：1）这些特征可以有效表达小麦在不同氮营养水平下 的冠层颜色，尤其在表达低氮水平和中高氮水平上效果更好。2 ）对总施氮量一致，施氮方式和施氮时期不同的小麦，这 些特征也表现出显著的差异，而且可靠性高，简单易行。利用小麦冠层图像为评价小麦氮营养状况提供了一条有效的途 径。 关键词：图像识别，颜色特征，氮素，作物 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2010.z2.004 中图分类号：TP391.41，S126 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2010)-Supp.2-0016-05 朱 虹，郑丽敏，尹健玲，等. 基于冠层图像颜色特征提取的小麦氮营养水平评价[J]. 农业工程学报，2010，26(Supp.2)： 16－20. Zhu Hong, Zheng Limin, Yin Jianling, et al. Nitrogen evaluation of winter wheat based on color features of canopy images [J]. Transactions of the CSAE, 2010, 26(Supp.2): 16 －20. (in Chinese with English abstract) 通过以上的研究表明利用百分率直方图提取颜色特征用 0 引 言 于图像的分类识别是可行的。 作物在不同的氮营养条件下，会在叶片表面表现出 本研究利用数码相机获取冬小麦冠层彩色图像，通 不同的颜色特征，所以作物的氮营养状况，可以通过叶 过提取冬小麦冠层彩色图像不同颜色系统下的基本参量 色的变化来判断[1]，农民传统的判别作物营养状况的手段 直方图统计特征，对冬小麦返青期后的 7 个关键生育时 就是通过肉眼对作物绿色深浅的判断，随着计算机视觉 期（返青期、起身期、拔节期、孕穗期、开花期、灌浆 和图像处理技术的发展，机器视觉对颜色的辨别的感应 期和蜡熟期）的不同氮营养水平下冠层图像进行分析， 上已远远超过了人眼的能力，特别是在基于颜色特征的 提出了一种基于冠层图像颜色特征提取的小麦氮营养水 作物氮素诊断中具有明显的优势。 平评价方法。通过验证，该方法是一种快速、经济、可 利用作物冠层图像分析作物生长发育状况、监测作 靠的小麦氮营养状态诊断方法。 物健康状态的研究越来越多，其中对基于作物图像颜色 特征的研究不断深入，表现出广阔的应用前景[2-6] 。在图