本發(fā)明涉及圖像分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及秸稈還田監(jiān)測(cè)中的圖像智能分析終端及方法。

背景技術(shù)：

秸稈還田是當(dāng)今世界上普遍重視的一項(xiàng)培肥地力的增產(chǎn)措施，在杜絕了秸稈焚燒所造成的大氣污染的同時(shí)還有增肥增產(chǎn)作用。秸稈還田能增加土壤有機(jī)質(zhì)，改良土壤結(jié)構(gòu)，使土壤疏松，孔隙度增加，容量減輕，促進(jìn)微生物活力和作物根系的發(fā)育。秸稈還田增肥增產(chǎn)作用顯著，一般可增產(chǎn)5％～10％?！逗邶埥∪嗣裾k公廳關(guān)于實(shí)施耕地地力保護(hù)補(bǔ)貼的指導(dǎo)意見》文件提出：從2016年秋季開始，積極推進(jìn)耕地地力保護(hù)試點(diǎn)，探索從耕地地力保護(hù)補(bǔ)貼資金中集中部分資金，對(duì)實(shí)施深松整地秸稈還田的規(guī)模經(jīng)營(yíng)主體給予補(bǔ)助，深松整地并秸稈還田地塊每畝補(bǔ)貼20元，因此需要一臺(tái)終端設(shè)備可對(duì)秸稈還田的作業(yè)真實(shí)性及作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)。

現(xiàn)有的秸稈還田監(jiān)測(cè)借助高清攝像頭，對(duì)秸稈還田機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，但無法對(duì)采集的圖像進(jìn)行智能分析。照片采集后需要人為判斷作業(yè)地塊是否有秸稈，估算秸稈覆蓋率。工作量較大，計(jì)算誤差較大。故需要一種計(jì)算秸稈還田作業(yè)中秸稈覆蓋率的智能分析裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題中存在的不足之處，本發(fā)明提供秸稈還田監(jiān)測(cè)中的圖像智能分析終端及方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種秸稈還田監(jiān)測(cè)中的圖像智能分析終端，包括：后臺(tái)服務(wù)器和安裝在機(jī)具上的主機(jī)；

所述主機(jī)上連接有高清攝像頭，所述高清攝像頭用于采集秸稈還田的作業(yè)圖像；

所述后臺(tái)服務(wù)器與所述主機(jī)相連，所述主機(jī)定時(shí)將所述作業(yè)圖像傳輸至后臺(tái)服務(wù)器，所述后臺(tái)服務(wù)器運(yùn)用圖像的形態(tài)學(xué)算法對(duì)作業(yè)圖像進(jìn)行分析處理，得到秸稈覆蓋率。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述主機(jī)上還連接有GPRS天線、GPS天線和用于識(shí)別機(jī)具作業(yè)狀態(tài)的機(jī)具識(shí)別模塊；

所述主機(jī)內(nèi)設(shè)有用于獲取機(jī)具定位信息的定位模塊和用于與所述后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線通訊模塊。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述主機(jī)上還設(shè)有預(yù)留接口。

本發(fā)明還提供一種秸稈還田監(jiān)測(cè)中的圖像智能分析方法，包括：

步驟1、高清攝像頭獲取秸稈還田的作業(yè)圖像；

步驟2、主機(jī)定時(shí)將作業(yè)圖像傳輸至后臺(tái)服務(wù)器；

步驟3、后臺(tái)服務(wù)器對(duì)作業(yè)圖像進(jìn)行色調(diào)(H)處理，通過MATLAB得到作業(yè)圖像色調(diào)(H)分布曲線；

步驟4、后臺(tái)服務(wù)器對(duì)作業(yè)圖像進(jìn)行飽和度(S)處理，通過MATLAB得到作業(yè)圖像飽和度(S)分布曲線；

步驟5、后臺(tái)服務(wù)器對(duì)作業(yè)圖像進(jìn)行明度(V)處理，通過MATLAB得到作業(yè)圖像明度(V)分布曲線；

步驟6、為了在原圖中分割出秸稈區(qū)域，需要知道秸稈區(qū)域的HSV分量的值，也就是確定圖像分割的閾值，后臺(tái)服務(wù)器對(duì)作業(yè)圖像進(jìn)行剪裁處理，得到秸稈覆蓋區(qū)域照片；

步驟7、后臺(tái)服務(wù)器對(duì)秸稈覆蓋區(qū)域照片進(jìn)行色調(diào)(H)處理，通過MATLAB得到秸稈覆蓋區(qū)域照片色調(diào)(H)分布曲線；

步驟8、后臺(tái)服務(wù)器對(duì)秸稈覆蓋區(qū)域照片進(jìn)行飽和度(S)處理，通過MATLAB得到秸稈覆蓋區(qū)域照片飽和度(S)分布曲線；

步驟9、后臺(tái)服務(wù)器對(duì)秸稈覆蓋區(qū)域照片進(jìn)行明度(V)處理，通過MATLAB得到秸稈覆蓋區(qū)域照片明度(V)分布曲線；

步驟10、由HSV分布曲線可知，秸稈區(qū)域的HSV各個(gè)分量的分布范圍，據(jù)此可以得到分割出秸稈區(qū)域所需的各分量的閾值范圍，同時(shí)需要考慮各個(gè)分量的波動(dòng)，最終選擇的閾值范圍是：0.006<H<0.18，S>0.08，0.4<V<0.8；

步驟11、后臺(tái)服務(wù)器根據(jù)最終的閾值范圍確定區(qū)域的像素個(gè)數(shù)，除以區(qū)域的總像素?cái)?shù)得到該區(qū)域的秸稈覆蓋率。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明提供秸稈還田監(jiān)測(cè)中的圖像智能分析終端及方法，主機(jī)上的高清攝像頭實(shí)現(xiàn)秸稈還田的圖像采集，并將圖像傳輸至后臺(tái)服務(wù)器，在后臺(tái)服務(wù)器中運(yùn)用圖像的形態(tài)學(xué)算法處理圖像，得到秸稈覆蓋率，通過秸稈覆蓋率來判斷秸稈還田合格面積；本發(fā)明大大提高了秸稈還田作業(yè)中合格面積的統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確性，減少人工環(huán)節(jié)提高監(jiān)測(cè)效率，統(tǒng)計(jì)秸稈還田作業(yè)中作業(yè)面積及合格面積，國(guó)家按照合格面積予以發(fā)放補(bǔ)貼，提高補(bǔ)貼發(fā)放真實(shí)性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例公開的秸稈還田監(jiān)測(cè)中的圖像智能分析終端的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例公開的秸稈還田監(jiān)測(cè)中的圖像智能分析方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例公開的后臺(tái)服務(wù)器在確定閾值后對(duì)原圖通過MATLAB處理后的圖像；

圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例公開的后臺(tái)服務(wù)器對(duì)秸稈區(qū)域較大的照片的分析結(jié)果圖；

圖5為本發(fā)明一種實(shí)施例公開的后臺(tái)服務(wù)器對(duì)秸稈區(qū)域較小的照片的分析結(jié)果圖。

圖中：

1、主機(jī)；2、后臺(tái)服務(wù)器；3、高清攝像頭；4、GPRS天線；5、GPS天線；6、機(jī)具識(shí)別模塊；7、預(yù)留接口；8、液晶屏；9、數(shù)碼管；10、電源接口及電源開關(guān)。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

現(xiàn)有技術(shù)中通過高清攝像頭采集作業(yè)照片人工判斷作業(yè)是否合格或不判斷只要機(jī)具識(shí)別反饋機(jī)具類型為秸稈還田機(jī)具都算為秸稈還田面積；針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在如下問題：高清攝像頭采集照片后無圖像智能分析功能，人工檢查照片中秸稈覆蓋量效率低、耗時(shí)長(zhǎng)，對(duì)秸稈覆蓋率的判斷不夠準(zhǔn)確，直接導(dǎo)致對(duì)秸稈還田作業(yè)的合格面積統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)誤差。本發(fā)明提供秸稈還田監(jiān)測(cè)中的圖像智能分析終端及方法，其將現(xiàn)有方案高清攝像頭采集照片后上傳到后臺(tái)服務(wù)器，在后臺(tái)服務(wù)器中運(yùn)用圖像的形態(tài)學(xué)算法處理得到秸稈覆蓋率，通過秸稈覆蓋率來判斷秸稈還田合格面積，本發(fā)明能在智能分析終端上實(shí)現(xiàn)秸稈還田面積的監(jiān)測(cè)，同時(shí)區(qū)分出作業(yè)面積與合格面積，將無秸稈或未全量還田的作業(yè)予以區(qū)分；其可最大程度提高面積準(zhǔn)確性，并能對(duì)不合格面積予以減除，幫助國(guó)家合理發(fā)放秸稈還田補(bǔ)貼。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

如圖1所示，本發(fā)明提供一種秸稈還田監(jiān)測(cè)中的圖像智能分析終端，包括：后臺(tái)服務(wù)器2和安裝在機(jī)具上的主機(jī)1；

本發(fā)明的主機(jī)1通過接口連接有高清攝像頭3、GPRS天線4、GPS天線5和機(jī)具識(shí)別模塊6，高清攝像頭3用于采集秸稈還田的作業(yè)圖像，GPRS天線用于將高清攝像頭3采集的秸稈還田作業(yè)圖像進(jìn)行無線傳輸，GPS天線5用于獲取農(nóng)機(jī)的具體位置信息，機(jī)具識(shí)別模塊6用于識(shí)別機(jī)具的作業(yè)狀態(tài)。

本發(fā)明的主機(jī)1上還留有用于連接傳感器等設(shè)備的預(yù)留接口7、液晶屏8、數(shù)碼管9和電源接口及電源開關(guān)10；主機(jī)1內(nèi)設(shè)有定位模塊、無線通訊模塊和定時(shí)模塊，定位模塊用于獲取機(jī)具定位信息，其與GPS天線5相連；無線通訊模塊用于與后臺(tái)服務(wù)器2進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其與GPRS天線4相連；定時(shí)模塊用于定時(shí)向后臺(tái)服務(wù)器2進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

本發(fā)明的后臺(tái)服務(wù)器2與主機(jī)1相連，主機(jī)1定時(shí)將作業(yè)圖像傳輸至后臺(tái)服務(wù)器2，后臺(tái)服務(wù)器2運(yùn)用圖像的形態(tài)學(xué)算法對(duì)作業(yè)圖像進(jìn)行分析處理，得到秸稈覆蓋率。

如圖2所示，本發(fā)明提供一種秸稈還田監(jiān)測(cè)中的圖像智能分析方法，主機(jī)可以外接天線、深度檢測(cè)、高清攝像頭等監(jiān)控檢測(cè)設(shè)備，主機(jī)有定位和無線通信功能，定時(shí)將定位信息、深度信息、作業(yè)狀態(tài)、作業(yè)時(shí)圖像上傳到后臺(tái)服務(wù)器，在后臺(tái)服務(wù)器中運(yùn)用圖像的形態(tài)學(xué)處理二值化后的圖像進(jìn)行開閉運(yùn)算。開運(yùn)算：對(duì)圖像先進(jìn)行腐蝕操作再進(jìn)行膨脹操作，可以去掉目標(biāo)外的孤立點(diǎn)。閉運(yùn)算：對(duì)圖像先進(jìn)行膨脹操作再進(jìn)行腐蝕操作，可以去掉目標(biāo)內(nèi)的孔。在HSV空間中，不同的顏色區(qū)域具有不同HSV分量，通過劃定HSV分量的閾值可以對(duì)顏色進(jìn)行分割得到的秸稈區(qū)域，區(qū)域的像素個(gè)數(shù)除以總像素?cái)?shù)為得到的秸稈覆蓋率；其具體包括：

步驟1、高清攝像頭3獲取秸稈還田的作業(yè)圖像；

步驟2、主機(jī)1定時(shí)將作業(yè)圖像傳輸至后臺(tái)服務(wù)器2；

步驟3、后臺(tái)服務(wù)器2對(duì)作業(yè)圖像進(jìn)行色調(diào)(H)處理，通過MATLAB得到作業(yè)圖像色調(diào)(H)分布曲線，如圖3所示；

步驟4、后臺(tái)服務(wù)器對(duì)作業(yè)圖像進(jìn)行飽和度(S)處理，通過MATLAB得到作業(yè)圖像飽和度(S)分布曲線，如圖3所示；

步驟5、后臺(tái)服務(wù)器對(duì)作業(yè)圖像進(jìn)行明度(V)處理，通過MATLAB得到作業(yè)圖像明度(V)分布曲線，如圖3所示；

步驟6、為了在原圖中分割出秸稈區(qū)域，需要知道秸稈區(qū)域的HSV分量的值，也就是確定圖像分割的閾值，后臺(tái)服務(wù)器對(duì)作業(yè)圖像進(jìn)行剪裁處理，得到秸稈覆蓋區(qū)域照片；

步驟7、后臺(tái)服務(wù)器對(duì)秸稈覆蓋區(qū)域照片進(jìn)行色調(diào)(H)處理，通過MATLAB得到秸稈覆蓋區(qū)域照片色調(diào)(H)分布曲線；

步驟8、后臺(tái)服務(wù)器對(duì)秸稈覆蓋區(qū)域照片進(jìn)行飽和度(S)處理，通過MATLAB得到秸稈覆蓋區(qū)域照片飽和度(S)分布曲線；

步驟9、后臺(tái)服務(wù)器對(duì)秸稈覆蓋區(qū)域照片進(jìn)行明度(V)處理，通過MATLAB得到秸稈覆蓋區(qū)域照片明度(V)分布曲線；

步驟10、由HSV分布曲線可知，秸稈區(qū)域的HSV各個(gè)分量的分布范圍，據(jù)此可以得到分割出秸稈區(qū)域所需的各分量的閾值范圍，同時(shí)需要考慮各個(gè)分量的波動(dòng)，最終選擇的閾值范圍是：0.006<H<0.18，S>0.08，0.4<V<0.8；

步驟11、后臺(tái)服務(wù)器根據(jù)最終的閾值范圍確定區(qū)域的像素個(gè)數(shù)，除以區(qū)域的總像素?cái)?shù)得到該區(qū)域的秸稈覆蓋率。

如圖4、5所示的后臺(tái)服務(wù)器對(duì)秸稈照片的分析結(jié)果可知，后臺(tái)服務(wù)器可精確的計(jì)算出秸稈區(qū)域較大或較小照片中秸稈的覆蓋率。

本發(fā)明提供秸稈還田監(jiān)測(cè)中的圖像智能分析終端及方法，主機(jī)上的高清攝像頭實(shí)現(xiàn)秸稈還田的圖像采集，并將圖像傳輸至后臺(tái)服務(wù)器，在后臺(tái)服務(wù)器中運(yùn)用圖像的形態(tài)學(xué)算法處理圖像，得到秸稈覆蓋率，通過秸稈覆蓋率來判斷秸稈還田合格面積；本發(fā)明大大提高了秸稈還田作業(yè)中合格面積的統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確性，減少人工環(huán)節(jié)提高監(jiān)測(cè)效率，統(tǒng)計(jì)秸稈還田作業(yè)中作業(yè)面積及合格面積，國(guó)家按照合格面積予以發(fā)放補(bǔ)貼，提高補(bǔ)貼發(fā)放真實(shí)性。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。