基于极限腐蚀的重叠苹果果实分割方法.pdf

江苏农业学报(ＪｉａｎｇｓｕＪ.ｏｆ Ａｇｒ.Ｓｃｉ.),２０１７,３３(６):１３７２~１３７８ １３７２ ｈｔｔｐ:/ / ｗｗｗ.ｊｓｎｙｘｂ.ｃｏｍ 马正华,申根荣,吕继东. 基于极限腐蚀的重叠苹果果实分割方法[Ｊ].江苏农业学报,２０１７,３３(６):１３７２-１３７８. ｄｏｉ:１０.３９６９/ ｊ.ｉｓｓｎ.１０００-４４４０.２０１７.０６.０２５ 基于极限腐蚀的重叠苹果果实分割方法 马正华, 申根荣, 吕继东 (常州大学信息科学与工程学院,江苏 常州 ２１３１６４) 摘要: 针对采摘机器人无法对重叠苹果准确分割的问题,提出了一种基于改进极限腐蚀和控制标记符分水 岭分割苹果图像的方法. 首先,利用果实色差分量的关系,采取Ｒ-Ｇ颜色分量作为颜色特征向量对图像进行初分 割,然后采用ＯＴＳＵ方法分割、孔洞填充、去除小面积等方法获得完整果实二值图像,对二值图像通过改进极限腐蚀 的方法来获取种子点,即局部最小区域,通过获得图像的内外标记符使用控制标记符分水岭算法,形成最终的分割 图像并标记出分割线. 结果表明:这种方法能够很好地改善传统方法出现错误分割的问题,找出清晰的分割线,正 确分割率能够达到９６.５％,较传统分水岭法和快速聚类分割算法分别提高了７.８个百分点和４.９个百分点,能够 满足采摘机器人对重叠苹果图像的分割要求. 关键词: 色差分割; 极限腐蚀; ＯＴＳＵ分割; 分水岭分割法 中图分类号: Ｓ２３３.７４ 文献标识码: Ａ 文章编号: １０００-４４４０(２０１７)０６-１３７２-０７ Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｓｅｐａｒａｔｉｎｇａｐｐｌｅｆｒｕｉｔｓｂａｓｅｄｏｎｌｉｍｉｔｉｎｇｃｏｒｒｏｓｉｏｎｔ ＭＡ Ｚｈｅｎｇ-ｈｕａ, ＳＨＥＮ Ｇｅｎ-ｒｏｎｇ, ＬＹＵＪｉ-ｄｏｎｇ (Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ,Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ,Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ ２１３１６４,Ｃｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ａｓ ｐｉｃｋｉｎｇ ｒｏｂｏｔ ｃａｎ ｎｏｔ ｓｅｇｍｅｎｔ ｔｈｅ ｏｖｅｒｌａｐｐｅｄ ａｐｐｌｅｓ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ,ａ ｎｅｗ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂｙ ｉｍ- ｐｒｏｖｅｄ ｌｉｍｉｔ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ａｎｄｃｏｎｔｒｏｌ ｓｅｇｍｅｎｔｉｎｇａｐｐｌｅｉｍａｇｅ. Ｒ-Ｇｃｏｌｏｒ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｗａｓｔａｋｅｎａｓｃｏｌｏｒｆｅａｔｕｒｅｓｔｏ ｓｅｇｍｅｎｔ ｉｍ- ａｇｅ. Ａｆｔｅｒ ｂｅｉｎｇ ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ ｂｙ ＯＴＳＵ ｍｅｔｈｏｄ,ｈｏｌｅｓ ｆｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｓｍａｌｌ ａｒｅａ ｒｅｍｏｖｉｎｇ,ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｆｒｕｉｔ ｂｉｎａｒｙ ｉｍａｇｅ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ. Ｓｅｅｄ ｐｏｉｎｔ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｌｉｍｉｔ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｆｏｒ ｂｉｎａｒｙ ｉｍａｇｅ,ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｔｈｅ ｍｉｎｉｍｕｍ ａｒｅａ. Ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｉｍａｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｒｋｅｄ ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｗａｔｅｒｓｈｅｄ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｃｏｕｌｄ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｅｒｒｏｒ ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｉｎｄ ｃｌｅａｒ ｄｉｖｉｄｉｎｇ ｌｉｎｅｓ. Ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔ ｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｒａｔｅｒｅａｃｈｅｄ９６.５％,ｗｈｉｃｈｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙ７.８％ ａｎｄ４.９％ ｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｗａｔｅｒｓｈｅ