RGB与HSI颜色空间下番茄图像分割的对比研究.pdfVIP

维普资讯 2006年 l1月 农 机 化 研 究 第 1l期 RGB与 HSI颜色空间下番茄 图像分割的对 比研究 尹建军 ，王新忠，毛罕平 ，陈树人 ，张际先 (江苏大学 农业工程研究院，江苏 镇江 212013) 摘 要 ：针对番茄收获机器人视觉系统在 自然光照条件下对田问成熟番茄图像进行分割的问题 ，研究了基 于 (R—G)色差特征的阈值分割方法和基于HSI颜色空间H色调的统计阈值分割方法。并对其进行了对 比分析。 在 RGB颜色空间，首先提取了RGB彩色图像的R、G分量并做代数减运算得到色差灰度 图像 RG，然后对该 色差灰度 图像 RG使用 Otsu阈值法进行 自适应分割；在 HIS颜色空间下，统计番茄与叶子的H色调分布差 异。然后对H色调灰度 图像进行阈值分割。通过大量试验表明：基于 (R—G)色差特征的阈值分割方法能够实 现 自适应阈值处理，能对不同自然光照强度下的生长状态为相互分离的多 目标番茄图像进行有效分割 ；同 时，对番茄的成熟度及品种差异也具有很好的鲁棒性，其性能大大优于基于 HSI颜色空间H色调的统计阈 值分割 。 关键词 ：计算机应用 ；机器视觉 ；应用 ；番茄 ；图像分割 中图分类号 ：TP391．41 文献标识码 ：A 文章编号 ：1003— 188X(2006)11m0171m04 山蔬菜种植示范区田间和大棚拍摄番茄图像 (番茄 O 引言 品种主要为金鹏 1号 )，采集并选取了晴天条件下从 在机器视觉技术 中。图像分割是视觉识别的前 早上到傍晚不同时段的番茄图像共 50幅 ，图像中番 提和关键 ．分割结果 的优劣直接影响着后续处理过 茄的生长状态为相互分离。 程 。对于番茄采收机器人 ，把在 自然生长状态下 2 颜色特征分析与提取 成熟番茄从复杂 自然背景中识别出来并准确地计算 其形心位置及外形尺寸，是实现 目标空间定位并进 番茄果实的成熟过程大体可分为 6个阶段 ：未 行机械手操作的基础 。赵杰文等…研究了HIS颜色 熟期 、绿熟期 、转色期 (果实颜色主要 以绿色为主 空间下基于色调统计的阈值分割，没有实现番茄图 泛红 )、半熟期 (果顶部的橙红色扩展到果腹部，着 像的自动分割 ；杨国彬等 … 直接使用 R，G，B3分 色程度约为 50％左右 )、成熟期 (果实特有的颜色扩 量作为 贝叶斯分类器 的输入进行 目标与背景 的分 大到全面 ，但果基部有绿色 )和完熟期 (完全着色 类 ，由于图像的复杂性，其效果并不稳定；张瑞合 且成一层浓厚的颜色 )。番茄 的收获根据其用途不同 等利用图像的二维直方图，经腐蚀与膨胀后提取背 主要是针对半熟期、成熟期和完熟期而进行的 …。 景区边缘的拟合 曲线来实现彩色 图像的分割 。本文 机器人采摘时视觉传感器获取的图像 中的景物是随 综合考虑 了自然生长状态下的番茄图像中番茄的成 机的，不同成熟程度 的番茄会 同时存在于一幅图像 熟度 以及 品种差异 、植株 叶子状况和番茄茎秆直立 中，同时还可能包含着与成熟番茄颜色接近的叶子 的支撑物 ，以及 图像受光照条件、噪声、摄取角度 病斑、枯叶及支撑番茄茎秆直立的杆状物或其它干 和距离等因素的影响，研究了基于 (R—G)色差特征的 扰 ，如 图 1所示 。为了获得好 的分割效果 ，必须分 阈值分割方法和基于 HsI颜色空间H色调 的统计 阈 析番茄 图像的颜色特征。 值分割方法 ，并对其进行 了