本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種花蕊運(yùn)動(dòng)軌跡的獲取方法。
背景技術(shù)：
花是植物的生殖器官，在繁殖下一代的過程扮演重要角色?；ㄈ锱c結(jié)出果實(shí)和種子有直接關(guān)系，因而，花蕊是一朵花的主要部分。如何識(shí)別花蕊的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)于認(rèn)識(shí)兩性花蕊之間如何授粉、花朵的形態(tài)發(fā)育、果實(shí)形成等變化過程中具有重要意義。而目前，還未有對(duì)花蕊的運(yùn)動(dòng)軌跡的動(dòng)態(tài)獲取的報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種花蕊運(yùn)動(dòng)軌跡的獲取方法，解決目前并沒有對(duì)花蕊運(yùn)動(dòng)軌跡的研究，不能夠通過花蕊運(yùn)動(dòng)軌跡分析花蕊授粉、花朵形態(tài)變化、果實(shí)形成并進(jìn)行人工干預(yù)的問題。
為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種花蕊運(yùn)動(dòng)軌跡的獲取方法，包括以下步驟：
a1：從花朵開花的視頻圖像中選定第一幀圖像并劃定花蕊區(qū)域，并確定花蕊的類別和個(gè)數(shù)；
a2：針對(duì)所選的花蕊區(qū)域獲取花蕊區(qū)域的rgb分量和his分量的數(shù)值；
a3：根據(jù)a2步驟中獲取的花蕊區(qū)域的rgb分量和his分量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，獲取所選的花蕊區(qū)域的r、g、b、h、s、i分量像素的灰度統(tǒng)計(jì)峰值rm、gm、bm、hm、sm和im；
a4：根據(jù)灰度統(tǒng)計(jì)峰值進(jìn)行n項(xiàng)多項(xiàng)式擬合，分別以峰值左右兩側(cè)的第一個(gè)整數(shù)波谷值作為峰值兩側(cè)的分割像素邊界，然后對(duì)所選的花蕊區(qū)域，分割花蕊像素；并以r、g、b、h、s、i分量分別分割像素區(qū)域，對(duì)r、g、b、h、s、i分量分割出的像素區(qū)域兩兩進(jìn)行對(duì)比，像素區(qū)域重合次數(shù)最多的重合部分為此幀圖像的花蕊像素區(qū)域；
a5：對(duì)a4步驟分割出的花蕊像素區(qū)域和a1步驟中確定的花蕊類別和個(gè)數(shù)進(jìn)行以空間距離為判據(jù)的聚類分析，得到每個(gè)花蕊的精確區(qū)域，并分別計(jì)算每個(gè)花蕊在圖像坐標(biāo)系下的幾何中心,計(jì)算花蕊像素聚類的最遠(yuǎn)點(diǎn)到幾何中心的距離，計(jì)算出花蕊的形態(tài)半徑r，以每個(gè)花蕊的幾何中心為圓心、以d*r為半徑的圓擬合花蕊區(qū)域作為下一幀圖像的花蕊區(qū)域；
a6：對(duì)后續(xù)各幀圖像重復(fù)a2～a5步驟；
a7：根據(jù)a5和a6步驟中獲取的每個(gè)花蕊在圖像坐標(biāo)系下的幾何中心，按照時(shí)間先后順序，對(duì)每個(gè)花蕊的幾何中心點(diǎn)進(jìn)行繪制，最終獲取每個(gè)花蕊在圖像坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)軌跡。
本發(fā)明提供的花蕊運(yùn)動(dòng)軌跡的獲取方法通過人工所選區(qū)域后，根據(jù)灰度值將花蕊像素區(qū)域從圖像中分割出來，并對(duì)分割出的花蕊像素區(qū)域進(jìn)行聚類，得到每個(gè)花蕊的精確區(qū)域，每個(gè)花蕊像素區(qū)域均與一個(gè)花蕊相對(duì)應(yīng)。然后分別計(jì)算每個(gè)花蕊像素區(qū)域的幾何中心，獲取每一幀中每個(gè)花蕊像素區(qū)域的幾何中心后，繪制幾何中心的位置隨時(shí)間的變化圖，獲得各個(gè)花蕊在圖像坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
在上述方法中的a4步驟中，為了獲得更加準(zhǔn)確的花蕊像素區(qū)域，需要對(duì)r、g、b、h、s、i分量分別分割出的像素區(qū)域進(jìn)行對(duì)比，如果經(jīng)過兩兩對(duì)比，像素區(qū)域重合次數(shù)最多的重合部分作為花蕊像素區(qū)域，這樣花蕊像素區(qū)域分割得準(zhǔn)確性也越高。如果直接使用r、g、b、h、s、i分量分割出的整體像素區(qū)域，那么花蕊像素區(qū)域的誤差會(huì)比較大，最終經(jīng)過聚類得到的花蕊像素區(qū)域也會(huì)出現(xiàn)較大的誤差，因此得到的幾何中心點(diǎn)也會(huì)有誤差，最終獲得的各個(gè)花蕊在圖像坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也會(huì)有較大的誤差。
更進(jìn)一步的方案是，上述的花蕊運(yùn)動(dòng)軌跡的獲取方法，還包括以下步驟：
b1：在a1步驟的同時(shí)所選花瓣區(qū)域；
b2:針對(duì)所選的花瓣區(qū)域獲取花瓣區(qū)域的rgb分量和his分量的數(shù)值；
b3：根據(jù)b2步驟中獲取的花瓣區(qū)域的rgb分量和his分量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，獲取所選的花瓣區(qū)域的r、g、b、h、s、i分量像素的灰度統(tǒng)計(jì)峰值rf、gf、bf、hf、sf和if；根據(jù)灰度統(tǒng)計(jì)峰值進(jìn)行n項(xiàng)多項(xiàng)式擬合，分別以峰值左右兩側(cè)的第一個(gè)整數(shù)波谷值作為峰值兩側(cè)的分割像素邊界，對(duì)所選的花瓣區(qū)域進(jìn)行像素分割，分割花瓣像素，并以r、g、b、h、s、i分量分別分割像素區(qū)域，對(duì)r、g、b、h、s、i分量分割出的像素區(qū)域兩兩進(jìn)行對(duì)比，像素區(qū)域重合次數(shù)最多的重合部分為此幀圖像的花瓣像素區(qū)域；
b4：根據(jù)b3步驟中獲取的花瓣像素區(qū)域，對(duì)其進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)；
b5：后續(xù)各幀圖像中，以上一幀圖像的花瓣區(qū)域獲取該幀圖像的花瓣區(qū)域，并重復(fù)b2～b4步驟；
b6：根據(jù)b5步驟中獲取的前后幀圖像的角點(diǎn)計(jì)算花朵在前后幀圖像中的平移距離；
b7：利用a6步驟中獲取的后一幀圖像中的每個(gè)花蕊在圖像坐標(biāo)系下的幾何中心點(diǎn)，減去花朵在前后幀圖像中的平移距離，獲得每個(gè)花蕊的幾何中心在圖像坐標(biāo)系下的絕對(duì)位移，繪制出每個(gè)花蕊在圖像坐標(biāo)系下的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡。
由于前后幀圖像之間，花朵會(huì)整體移動(dòng)，為了獲得花蕊在圖像坐標(biāo)系下更加準(zhǔn)確的軌跡，需要對(duì)檢測(cè)花朵在圖像坐標(biāo)系下的位置偏移量，因此通過角點(diǎn)檢測(cè)的方式判斷花瓣的位移情況，最終將每個(gè)花蕊在圖像坐標(biāo)系下的幾何中心點(diǎn)，減去花朵在前后幀圖像中平移距離，可以獲得每個(gè)花蕊的幾何中心在圖像坐標(biāo)系下的絕對(duì)位移，從而繪制出每個(gè)花蕊在圖像坐標(biāo)系下的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡。
更進(jìn)一步的方案是，將a4步驟中分割出的花蕊像素區(qū)域與b3步驟中分割出的花瓣像素區(qū)域進(jìn)行比較，若花蕊像素區(qū)域在花瓣像素區(qū)域內(nèi)，則判定為花蕊像素區(qū)域，反之，則判定為噪聲區(qū)域。
在花蕊像素區(qū)域的獲取過程中，可能會(huì)出現(xiàn)一些不是花蕊像素區(qū)域的噪聲點(diǎn)，因此通過將花蕊像素區(qū)域與花瓣像素區(qū)域進(jìn)行對(duì)比，花蕊像素區(qū)域必然在花瓣像素區(qū)域內(nèi)，因此所獲取的花蕊像素區(qū)域如果在花瓣像素區(qū)域外部則判定為噪聲區(qū)域，應(yīng)該去除。
更進(jìn)一步的方案是，a6步驟和b5步驟中依次分別對(duì)后續(xù)各幀圖像中的花蕊區(qū)域和花瓣區(qū)域的rgb分量和his分量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，將統(tǒng)計(jì)結(jié)果與上一幀圖像的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，若像素個(gè)數(shù)變化大于m%的像素值超過總體像素個(gè)數(shù)的n%，則a6步驟和b5步驟中均按照上一幀分割出的區(qū)域，重新統(tǒng)計(jì)rgb分量和his分量，并按照新的統(tǒng)計(jì)峰值進(jìn)行分割花蕊像素，否則a6步驟按照上一幀獲取的花蕊的rm、gm、bm、hm、sm和im的像素值進(jìn)行分割，b5步驟按照上一幀獲取的花瓣的rf、gf、bf、hf、sf和if的像素值進(jìn)行分割，其中m、n為指定值。
處理相鄰兩幀圖像時(shí)，由于相鄰兩幀中的花蕊的位置變化不會(huì)太大，因此為減少工作量，提高工作效率，處理后一幀圖像時(shí)，首先統(tǒng)計(jì)上一幀選定的花蕊區(qū)域的rgb分量和hsi分量，然后將其與前一幀花蕊區(qū)域的rgb分量和hsi分量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行比較，若統(tǒng)計(jì)結(jié)果變化較大，則說明后一幀圖像中的花蕊相比于前一幀中花蕊的位移較大，因此前一幀選擇的花蕊區(qū)域中的花蕊像素已不適用于后一幀，需重新統(tǒng)計(jì)花蕊像素；若統(tǒng)計(jì)結(jié)果變化不大，可以直接使用上一幀所統(tǒng)計(jì)的花蕊像素。另外，本發(fā)明判斷統(tǒng)計(jì)結(jié)果變化大小的標(biāo)準(zhǔn)是“花蕊區(qū)域中rgb分量和hsi分量的相對(duì)變化量大于m%的像素個(gè)數(shù)占總像素個(gè)數(shù)的百分比是否超過n%”，m和n的值越大，則誤差越大，獲取的花蕊的幾何中心的準(zhǔn)確度越低，反之，m和n的值越小，則誤差越小，獲取的花蕊的幾何中心的準(zhǔn)確度越高。
更進(jìn)一步的方案是，在a2步驟中，花蕊區(qū)域的獲取方法是：以步驟a1中所選的花蕊區(qū)域的幾何中心為中心，以步驟a1中所選的花蕊區(qū)域邊界的a倍為新的花蕊區(qū)域的邊界，獲取新的待分割花蕊區(qū)域，a2步驟針對(duì)新的待分割花蕊區(qū)域獲取像素值，對(duì)新的待分割花蕊區(qū)域外分割出的像素點(diǎn)判定為噪聲點(diǎn)，直接去除；
在b2步驟中，所述花瓣區(qū)域的獲取方法是：以b1步驟中所選的花瓣區(qū)域的幾何中心為中心，以b1步驟中所選的花瓣區(qū)域邊界的b倍為新的待分割花瓣區(qū)域的邊界，獲取新的花瓣區(qū)域，b2步驟針對(duì)新的待分割花瓣區(qū)域獲取像素值，對(duì)新的待分割花蕊區(qū)域外分割出的像素點(diǎn)判定為噪聲點(diǎn)，直接去除，其中a、b為不小于1的指定值；
在b5步驟中，所述以上一幀圖像的花瓣區(qū)域獲取該幀圖像的花瓣區(qū)域的方法是：以上一幀圖像中的花瓣區(qū)域的邊界的c倍為新的花瓣區(qū)域，若新的花瓣區(qū)域的c倍已超過該幀圖像的區(qū)域，則以該幀圖像區(qū)域作為邊界,其中c為不小于1的指定值。
為了方便對(duì)后續(xù)圖像的處理，后續(xù)各幀圖像的花蕊區(qū)域或者花瓣區(qū)域均以前一幀圖像的花蕊區(qū)域或花瓣區(qū)域?yàn)榛A(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)大范圍。
更進(jìn)一步的方案是，在a4步驟中，在對(duì)花蕊像素進(jìn)行分割時(shí)，判斷花蕊是否出現(xiàn)遮擋，判斷哪個(gè)花蕊在前，哪個(gè)花蕊在后，確定遮擋后花蕊的中心點(diǎn)。
由于在花蕊的運(yùn)動(dòng)過程中可能會(huì)出現(xiàn)遮擋情況，在對(duì)花蕊區(qū)域的獲取過程中需要判斷是否出現(xiàn)遮擋，并在出現(xiàn)遮擋情況的時(shí)候判斷哪個(gè)花蕊在前，哪個(gè)花蕊在后，然后確定遮擋后花蕊的中心點(diǎn)。
更進(jìn)一步的方案是，花蕊出現(xiàn)遮擋現(xiàn)象的判斷規(guī)則是：在a5步驟中，對(duì)a4步驟分割出的花蕊像素和a1步驟中確定的花蕊類別和個(gè)數(shù)進(jìn)行聚類分析后，每個(gè)像素將分屬于其中一個(gè)花蕊，計(jì)算每個(gè)花蕊的幾何中心，并計(jì)算每個(gè)花蕊像素到每個(gè)幾何中心的距離，當(dāng)出現(xiàn)某一像素屬于某一個(gè)花蕊區(qū)域，與之空間相鄰的像素屬于另一個(gè)花蕊區(qū)域時(shí)，則判斷此兩個(gè)花蕊出現(xiàn)遮擋現(xiàn)象。
更進(jìn)一步的方案是，判斷哪個(gè)花蕊在前，哪個(gè)花蕊在后的具體方法是：當(dāng)兩個(gè)花蕊區(qū)域的中心點(diǎn)之間的距離在前后幀圖像中逐漸減小時(shí)，獲取花蕊區(qū)域的角點(diǎn)信息，利用花蕊區(qū)域的角點(diǎn)信息判斷兩個(gè)花蕊之間的遮擋關(guān)系。
更進(jìn)一步的方案是，遮擋后花蕊中心點(diǎn)的確定方法是：利用花蕊開始出現(xiàn)遮擋的前一幀圖像中的花蕊區(qū)域作為模板，對(duì)遮擋后的花蕊區(qū)域進(jìn)行匹配，獲得被遮擋花蕊的未被遮擋區(qū)域；根據(jù)被遮擋前的花蕊區(qū)域與被遮擋的花蕊區(qū)域重合部分的邊界與被遮擋花蕊的未被遮擋區(qū)域的邊界，劃分出被遮擋的花蕊區(qū)域的邊界，計(jì)算被遮擋的花蕊區(qū)域的中心點(diǎn)。
更進(jìn)一步的方案是，在對(duì)遮擋后的花蕊區(qū)域進(jìn)行匹配時(shí)，對(duì)前后兩幀圖像的花蕊區(qū)域進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)與匹配，判斷被遮擋花蕊區(qū)域是否有旋轉(zhuǎn)或縮放變化；若有旋轉(zhuǎn)，則計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度后，將被遮擋前的一幀圖像中的花蕊區(qū)域按照旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)后再對(duì)遮擋后的花蕊區(qū)域進(jìn)行匹配；若有縮放，則計(jì)算縮放比例后，將被遮擋前的一幀圖像中的花蕊區(qū)域按照縮放比例縮放后再對(duì)遮擋后的花蕊區(qū)域進(jìn)行匹配。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明提供了一種能夠精確識(shí)別植物開花時(shí)花蕊運(yùn)動(dòng)軌跡的方法，可以通過本發(fā)明的方法追蹤各花蕊的運(yùn)動(dòng)軌跡，研究花蕊的授粉過程，可獲得對(duì)植物繁殖、育種具有指導(dǎo)意義的信息。
本發(fā)明能夠在識(shí)別花蕊運(yùn)動(dòng)軌跡的同時(shí)，測(cè)定花朵平移的距離，得到花蕊的絕對(duì)位移。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實(shí)施例1：
一種花蕊運(yùn)動(dòng)軌跡的獲取方法，包括以下步驟：
a1：從花朵開花的視頻圖像中選定第一幀圖像并劃定花蕊區(qū)域，并確定花蕊的類別和個(gè)數(shù)；
a2：針對(duì)所選的花蕊區(qū)域獲取花蕊區(qū)域的rgb分量和his分量的數(shù)值；
a3：根據(jù)a2步驟中獲取的花蕊區(qū)域的rgb分量和his分量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，獲取所選的花蕊區(qū)域的r、g、b、h、s、i分量像素的灰度統(tǒng)計(jì)峰值rm、gm、bm、hm、sm和im；
a4：根據(jù)灰度統(tǒng)計(jì)峰值進(jìn)行n項(xiàng)多項(xiàng)式擬合，分別以峰值左右兩側(cè)的第一個(gè)整數(shù)波谷值作為峰值兩側(cè)的分割像素邊界，然后對(duì)所選的花蕊區(qū)域，分割花蕊像素；并以r、g、b、h、s、i分量分別分割像素區(qū)域，對(duì)r、g、b、h、s、i分量分割出的像素區(qū)域兩兩進(jìn)行對(duì)比，像素區(qū)域重合次數(shù)最多的重合部分為此幀圖像的花蕊像素區(qū)域；
a5：對(duì)a4步驟分割出的花蕊像素區(qū)域和a1步驟中確定的花蕊類別和個(gè)數(shù)進(jìn)行以空間距離為判據(jù)的聚類分析，得到每個(gè)花蕊的精確區(qū)域，并分別計(jì)算每個(gè)花蕊在圖像坐標(biāo)系下的幾何中心,計(jì)算花蕊像素聚類的最遠(yuǎn)點(diǎn)到幾何中心的距離，計(jì)算出花蕊的形態(tài)半徑r，以每個(gè)花蕊的幾何中心為圓心、以d*r為半徑的圓擬合花蕊區(qū)域作為下一幀圖像的花蕊區(qū)域；
a6：對(duì)后續(xù)各幀圖像重復(fù)a2～a5步驟；
a7：根據(jù)a5和a6步驟中獲取的每個(gè)花蕊在圖像坐標(biāo)系下的幾何中心，按照時(shí)間先后順序，對(duì)每個(gè)花蕊的幾何中心點(diǎn)進(jìn)行繪制，最終獲取每個(gè)花蕊在圖像坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)軌跡。
本發(fā)明提供的花蕊運(yùn)動(dòng)軌跡的獲取方法通過人工所選區(qū)域后，根據(jù)灰度值將花蕊像素區(qū)域從圖像中分割出來，并對(duì)分割出的花蕊像素區(qū)域進(jìn)行聚類，得到每個(gè)花蕊的精確區(qū)域，每個(gè)花蕊像素區(qū)域均與一個(gè)花蕊相對(duì)應(yīng)。然后分別計(jì)算每個(gè)花蕊像素區(qū)域的幾何中心，獲取每一幀中每個(gè)花蕊像素區(qū)域的幾何中心后，繪制幾何中心的位置隨時(shí)間的變化圖，獲得各個(gè)花蕊在圖像坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
上述方法中的a4步驟中，為了獲得更加準(zhǔn)確的花蕊像素區(qū)域，需要對(duì)r、g、b、h、s、i分量分別分割出的像素區(qū)域進(jìn)行對(duì)比，如果經(jīng)過兩兩對(duì)比，像素區(qū)域重合次數(shù)最多的重合部分作為花蕊像素區(qū)域，這樣花蕊像素區(qū)域分割得準(zhǔn)確性也越高。如果直接使用r、g、b、h、s、i分量分割出的整體像素區(qū)域，那么花蕊像素區(qū)域的誤差會(huì)比較大，最終經(jīng)過聚類得到的花蕊像素區(qū)域也會(huì)出現(xiàn)較大的誤差，因此得到的幾何中心點(diǎn)也會(huì)有誤差，最終獲得的各個(gè)花蕊在圖像坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也會(huì)有較大的誤差。
實(shí)施例2：
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，上述的花蕊運(yùn)動(dòng)軌跡的獲取方法，還包括以下步驟：
b1：在a1步驟的同時(shí)所選花瓣區(qū)域；
b2:針對(duì)所選的花瓣區(qū)域獲取花瓣區(qū)域的rgb分量和his分量的數(shù)值；
b3：根據(jù)b2步驟中獲取的花瓣區(qū)域的rgb分量和his分量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，獲取所選的花瓣區(qū)域的r、g、b、h、s、i分量像素的灰度統(tǒng)計(jì)峰值rf、gf、bf、hf、sf和if；根據(jù)灰度統(tǒng)計(jì)峰值進(jìn)行n項(xiàng)多項(xiàng)式擬合，分別以峰值左右兩側(cè)的第一個(gè)整數(shù)波谷值作為峰值兩側(cè)的分割像素邊界，對(duì)所選的花瓣區(qū)域進(jìn)行像素分割，分割花瓣像素，并以r、g、b、h、s、i分量分別分割像素區(qū)域，對(duì)r、g、b、h、s、i分量分割出的像素區(qū)域兩兩進(jìn)行對(duì)比，像素區(qū)域重合次數(shù)最多的重合部分為此幀圖像的花瓣像素區(qū)域；
b4：根據(jù)b3步驟中獲取的花瓣像素區(qū)域，對(duì)其進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)；
b5：后續(xù)各幀圖像中，以上一幀圖像的花瓣區(qū)域獲取該幀圖像的花瓣區(qū)域，并重復(fù)b2～b4步驟；
b6：根據(jù)b5步驟中獲取的前后幀圖像的角點(diǎn)計(jì)算花朵在前后幀圖像中的平移距離；
b7：利用a6步驟中獲取的后一幀圖像中的每個(gè)花蕊在圖像坐標(biāo)系下的幾何中心點(diǎn)，減去花朵在前后幀圖像中的平移距離，獲得每個(gè)花蕊的幾何中心在圖像坐標(biāo)系下的絕對(duì)位移，繪制出每個(gè)花蕊在圖像坐標(biāo)系下的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡。
由于前后幀圖像之間，花朵會(huì)整體移動(dòng)，為了獲得花蕊在圖像坐標(biāo)系下更加準(zhǔn)確的軌跡，需要對(duì)檢測(cè)花朵在圖像坐標(biāo)系下的位置偏移量，因此通過角點(diǎn)檢測(cè)的方式判斷花瓣的位移情況，最終將每個(gè)花蕊在圖像坐標(biāo)系下的幾何中心點(diǎn)，減去花朵在前后幀圖像中平移距離，可以獲得每個(gè)花蕊的幾何中心在圖像坐標(biāo)系下的絕對(duì)位移，從而繪制出每個(gè)花蕊在圖像坐標(biāo)系下的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡。
實(shí)施例3：
在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上，將a4步驟中分割出的花蕊像素區(qū)域與b3步驟中分割出的花瓣像素區(qū)域進(jìn)行比較，若花蕊像素區(qū)域在花瓣像素區(qū)域內(nèi)，則判定為花蕊像素區(qū)域，反之，則判定為噪聲區(qū)域。
本實(shí)施例在花蕊像素區(qū)域的獲取過程中，可能會(huì)出現(xiàn)一些不是花蕊像素區(qū)域的噪聲點(diǎn)，因此通過將花蕊像素區(qū)域與花瓣像素區(qū)域進(jìn)行對(duì)比，花蕊像素區(qū)域必然在花瓣像素區(qū)域內(nèi)，因此所獲取的花蕊像素區(qū)域如果在花瓣像素區(qū)域外部則判定為噪聲區(qū)域，應(yīng)該去除。
實(shí)施例4：
在實(shí)施例3的基礎(chǔ)上，a6步驟和b5步驟中依次分別對(duì)后續(xù)各幀圖像中的花蕊區(qū)域和花瓣區(qū)域的rgb分量和his分量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，將統(tǒng)計(jì)結(jié)果與上一幀圖像的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，若像素個(gè)數(shù)變化大于m%的像素值超過總體像素個(gè)數(shù)的n%，則a6步驟和b5步驟中均按照上一幀分割出的區(qū)域，重新統(tǒng)計(jì)rgb分量和his分量，并按照新的統(tǒng)計(jì)峰值進(jìn)行分割花蕊像素，否則a6步驟按照上一幀獲取的花蕊的rm、gm、bm、hm、sm和im的像素值進(jìn)行分割，b5步驟按照上一幀獲取的花瓣的rf、gf、bf、hf、sf和if的像素值進(jìn)行分割，其中m、n為指定值。
處理相鄰兩幀圖像時(shí)，由于相鄰兩幀中的花蕊的位置變化不會(huì)太大，因此為減少工作量，提高工作效率，處理后一幀圖像時(shí)，首先統(tǒng)計(jì)上一幀選定的花蕊區(qū)域的rgb分量和hsi分量，然后將其與前一幀花蕊區(qū)域的rgb分量和hsi分量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行比較，若統(tǒng)計(jì)結(jié)果變化較大，則說明后一幀圖像中的花蕊相比于前一幀中花蕊的位移較大，因此前一幀選擇的花蕊區(qū)域中的花蕊像素已不適用于后一幀，需重新統(tǒng)計(jì)花蕊像素；若統(tǒng)計(jì)結(jié)果變化不大，可以直接使用上一幀所統(tǒng)計(jì)的花蕊像素。另外，本發(fā)明判斷統(tǒng)計(jì)結(jié)果變化大小的標(biāo)準(zhǔn)是“花蕊區(qū)域中rgb分量和hsi分量的相對(duì)變化量大于m%的像素個(gè)數(shù)占總像素個(gè)數(shù)的百分比是否超過n%”，m和n的值越大，則誤差越大，獲取的花蕊的幾何中心的準(zhǔn)確度越低，反之，m和n的值越小，則誤差越小，獲取的花蕊的幾何中心的準(zhǔn)確度越高。
實(shí)施例5：
在實(shí)施例4的基礎(chǔ)上，在a2步驟中，花蕊區(qū)域的獲取方法是：以步驟a1中所選的花蕊區(qū)域的幾何中心為中心，以步驟a1中所選的花蕊區(qū)域邊界的a倍為新的花蕊區(qū)域的邊界，獲取新的待分割花蕊區(qū)域，a2步驟針對(duì)新的待分割花蕊區(qū)域獲取像素值，對(duì)新的待分割花蕊區(qū)域外分割出的像素點(diǎn)判定為噪聲點(diǎn)，直接去除；
在b2步驟中，所述花瓣區(qū)域的獲取方法是：以b1步驟中所選的花瓣區(qū)域的幾何中心為中心，以b1步驟中所選的花瓣區(qū)域邊界的b倍為新的待分割花瓣區(qū)域的邊界，獲取新的花瓣區(qū)域，b2步驟針對(duì)新的待分割花瓣區(qū)域獲取像素值，對(duì)新的待分割花蕊區(qū)域外分割出的像素點(diǎn)判定為噪聲點(diǎn)，直接去除，其中a、b為不小于1的指定值；
在b5步驟中，所述以上一幀圖像的花瓣區(qū)域獲取該幀圖像的花瓣區(qū)域的方法是：以上一幀圖像中的花瓣區(qū)域的邊界的c倍為新的花瓣區(qū)域，若新的花瓣區(qū)域的c倍已超過該幀圖像的區(qū)域，則以該幀圖像區(qū)域作為邊界,其中c為不小于1的指定值。
為了方便對(duì)后續(xù)圖像的處理，本實(shí)施例中后續(xù)各幀圖像的花蕊區(qū)域或者花瓣區(qū)域均以前一幀圖像的花蕊區(qū)域或花瓣區(qū)域?yàn)榛A(chǔ)進(jìn)行擴(kuò)大范圍。
實(shí)施例6：
在實(shí)施例5的基礎(chǔ)上，在a4步驟中，在對(duì)花蕊像素進(jìn)行分割時(shí)，判斷花蕊是否出現(xiàn)遮擋，判斷哪個(gè)花蕊在前，哪個(gè)花蕊在后，確定遮擋后花蕊的中心點(diǎn)。
由于在花蕊的運(yùn)動(dòng)過程中可能會(huì)出現(xiàn)遮擋情況，在對(duì)花蕊區(qū)域的獲取過程中需要判斷是否出現(xiàn)遮擋，并在出現(xiàn)遮擋情況的時(shí)候判斷哪個(gè)花蕊在前，哪個(gè)花蕊在后，然后確定遮擋后花蕊的中心點(diǎn)。
花蕊出現(xiàn)遮擋現(xiàn)象的判斷規(guī)則是：在a5步驟中，對(duì)a4步驟分割出的花蕊像素和a1步驟中確定的花蕊類別和個(gè)數(shù)進(jìn)行聚類分析后，每個(gè)像素將分屬于其中一個(gè)花蕊，計(jì)算每個(gè)花蕊的幾何中心，并計(jì)算每個(gè)花蕊像素到每個(gè)幾何中心的距離，當(dāng)出現(xiàn)某一像素屬于某一個(gè)花蕊區(qū)域，與之空間相鄰的像素屬于另一個(gè)花蕊區(qū)域時(shí)，則判斷此兩個(gè)花蕊出現(xiàn)遮擋現(xiàn)象。同樣，當(dāng)發(fā)生n個(gè)花蕊重疊遮擋時(shí)，也按照這個(gè)原則對(duì)花蕊兩兩對(duì)比進(jìn)行判斷。
判斷哪個(gè)花蕊在前，哪個(gè)花蕊在后的具體方法是：當(dāng)兩個(gè)花蕊區(qū)域的中心點(diǎn)之間的距離在前后幀圖像中逐漸減小時(shí)，獲取花蕊區(qū)域的角點(diǎn)信息，利用花蕊區(qū)域的角點(diǎn)信息判斷兩個(gè)花蕊之間的遮擋關(guān)系。
遮擋后花蕊中心點(diǎn)的確定方法是：利用花蕊開始出現(xiàn)遮擋的前一幀圖像中的花蕊區(qū)域作為模板，對(duì)遮擋后的花蕊區(qū)域進(jìn)行匹配，獲得被遮擋花蕊的未被遮擋區(qū)域；根據(jù)被遮擋前的花蕊區(qū)域與被遮擋的花蕊區(qū)域重合部分的邊界與被遮擋花蕊的未被遮擋區(qū)域的邊界，劃分出被遮擋的花蕊區(qū)域的邊界，計(jì)算被遮擋的花蕊區(qū)域的中心點(diǎn)。
在對(duì)遮擋后的花蕊區(qū)域進(jìn)行匹配時(shí)，對(duì)前后兩幀圖像的花蕊區(qū)域進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)與匹配，判斷被遮擋花蕊區(qū)域是否有旋轉(zhuǎn)或縮放變化；若有旋轉(zhuǎn)，則計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度后，將被遮擋前的一幀圖像中的花蕊區(qū)域按照旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)后再對(duì)遮擋后的花蕊區(qū)域進(jìn)行匹配；若有縮放，則計(jì)算縮放比例后，將被遮擋前的一幀圖像中的花蕊區(qū)域按照縮放比例縮放后再對(duì)遮擋后的花蕊區(qū)域進(jìn)行匹配。
具體實(shí)施例：
本實(shí)施例對(duì)鴨跖草的花朵的花蕊進(jìn)行了追蹤，先拍攝鴨跖草開花過程的視頻圖像，然后選擇其中一幀圖像，鴨跖草有1個(gè)雌蕊，6個(gè)雄蕊，圖像的尺寸為3264*4928。手動(dòng)選擇鴨跖草花蕊的區(qū)域，統(tǒng)計(jì)選定的花蕊區(qū)域的rgb分量和hsi分量的數(shù)值；同時(shí)通過人工選擇所選花瓣的區(qū)域，獲取所選花瓣區(qū)域的rgb分量和hsi分量。其中，人工確定花蕊的類別和個(gè)數(shù)，主要是為精確測(cè)定花蕊的幾何中心提供粗略的初始位置。
根據(jù)獲取的花蕊rgb分量和hsi分量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，獲取統(tǒng)計(jì)峰值的灰度值rm為195、gm為190、bm為25，hm為40、sm為225、im為93，根據(jù)灰度值峰值，設(shè)置分割區(qū)域，將花蕊像素從圖像中分割出來。
根據(jù)獲取的花瓣rgb分量和hsi分量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，獲取花瓣各個(gè)分量統(tǒng)計(jì)峰值的灰度值rf為160、gf為125、bf為183，hf為200、sf為56、if為110。根據(jù)灰度值峰值，設(shè)置分割區(qū)域，將花瓣像素從圖像中分割出來。
對(duì)于單個(gè)花蕊或花朵，以手動(dòng)選擇的幾何中心為中心，以人工選擇區(qū)域的1.3倍長(zhǎng)邊和短邊距離為兩個(gè)邊界，獲取新的區(qū)域。對(duì)新區(qū)域外分割出的點(diǎn)判定為噪聲點(diǎn)，直接去除。
對(duì)分割出的花蕊像素和人工選擇的花蕊類別和個(gè)數(shù)進(jìn)行自主聚類分類，分別自主獲取各個(gè)花蕊。鴨跖草共6個(gè)雄蕊，1個(gè)雌蕊。計(jì)算每個(gè)自主聚類后，計(jì)算花蕊的幾何中心。并用圓擬合各個(gè)聚類的邊界點(diǎn)，并獲得各個(gè)圓的半徑r，花蕊的半徑為70像素值。
在對(duì)下一幀圖像進(jìn)行分割時(shí)，分別統(tǒng)計(jì)rgb分量和his分量值在0-255之間的分布，與上一幀相比，rgb分量和hsi分量的相對(duì)變化量大于10%的像素個(gè)數(shù)占對(duì)應(yīng)像素的集合s1總像素?cái)?shù)的百分比超過1/3，則按照上一幀分割出的花蕊區(qū)域或花瓣區(qū)域統(tǒng)計(jì)rgb分量和his分量的數(shù)值，得到獲取花蕊各個(gè)分量統(tǒng)計(jì)峰值的灰度值rm為195、gm為190、bm為25，hm為40、sm為225、im為93；獲取花瓣各個(gè)分量統(tǒng)計(jì)峰值的灰度值rf為160、gf為125、bf為183，hf為200、sf為56、if為110，根據(jù)上述灰度值峰值，設(shè)置分割區(qū)域，將花瓣像素和花蕊像素從圖像中分割出來。
對(duì)分割的區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)一再次聚類，獲取相關(guān)花蕊的中心?；ㄈ镏?個(gè)雄蕊的幾何中心點(diǎn)為：[2963，1486][3414,1812][3209,1400][3122,1569][3302,1753][3254,1487]；雌蕊的幾何中心為[1741,1840]。下一幀按照同樣的方法獲取的幾何中心為，其中6個(gè)雄蕊的幾何中心點(diǎn)為：[2971，1446][3424,1851][3199,1420][3101,1573][3281,1733][3232,1466]；雌蕊的幾何中心為[1722,1863]。
由于前后幀之間，花朵會(huì)整體運(yùn)動(dòng)，因此，為了獲取更加準(zhǔn)確的花蕊在圖像坐標(biāo)系下的軌跡，本實(shí)施例選擇花朵的區(qū)域以外，花朵外側(cè)1.3倍尺寸以里的回行區(qū)域進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)，這主要是為了防止花瓣在開放時(shí)，其區(qū)域變化，對(duì)花朵整體旋轉(zhuǎn)變化引起對(duì)花朵整體的影響。本實(shí)施例利用sift角點(diǎn)檢測(cè)，利用角點(diǎn)匹配，獲得相對(duì)應(yīng)角點(diǎn)的整體變化，其中，第二幀花朵與第一幀相比，其整體位置在圖像坐標(biāo)系下向左方向平移了1.3個(gè)像素點(diǎn)；向下方向平移了2.1個(gè)像素點(diǎn)。則校準(zhǔn)后第二幀中雄蕊的幾何中心點(diǎn)為：[2969.7，1443.9][3422.7,1848.9][3197.7,1417.9][3190.7,1570.9][3279.7,1730.9][3230.7,1463.9]；雌蕊的幾何中心為[1720.7,1860.9]。
按照上述方法，依次獲取花蕊位置，最終繪制出每個(gè)花蕊隨時(shí)間變化的位置軌跡。
盡管這里參照本發(fā)明的多個(gè)解釋性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請(qǐng)公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請(qǐng)公開和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對(duì)主題組合布局的組成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對(duì)組成部件和/或布局進(jìn)行的變形和改進(jìn)外，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。