應(yīng)用案例
利用灰度轉(zhuǎn)換和閾值技術(shù)增強(qiáng)基于圖像的植物葉片病害檢測(cè)與分割
發(fā)布時(shí)間:
2025-04-12
來(lái)源:
作者:
植物表型分析已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一個(gè)重要方面,是一種能監(jiān)測(cè)植物健康和提高作物產(chǎn)量的工具。本研究介紹了一種高效、經(jīng)濟(jì)的圖像處理方法,用于檢測(cè)和分割健康和病害的植物葉片。該方法主要分為3個(gè)階段:預(yù)處理、分割和后處理。在預(yù)處理階段,通過(guò)灰度轉(zhuǎn)換增強(qiáng)獲取的葉片圖像,以消除噪聲并簡(jiǎn)化圖像分析。在分割階段,應(yīng)用閾值技術(shù)將葉片從背景中分離出來(lái),從而能夠更準(zhǔn)確地識(shí)別病害。后處理階段包括細(xì)化分割后的葉片圖像、邊緣檢測(cè)和輪廓分析,以更好地了解葉片的形狀和結(jié)構(gòu)。為了評(píng)估所提出的方法,使用了由100張葉片圖像組成的數(shù)據(jù)集。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法成功檢測(cè)出68 %的染病葉片和75 %的健康葉片,總體準(zhǔn)確率達(dá)到66.66 %。這些發(fā)現(xiàn)突出了灰度轉(zhuǎn)換和閾值技術(shù)在自動(dòng)化疾病檢測(cè)中的潛力,特別是在資源有限的農(nóng)業(yè)環(huán)境中。雖然實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該方法的有效性,但也存在局限性,諸如數(shù)據(jù)集多樣性和對(duì)灰度處理的依賴。未來(lái)的研究將包括融入顏色信息,應(yīng)用先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法,以及使用更大、更多樣化的數(shù)據(jù)集來(lái)提高準(zhǔn)確性和魯棒性。總體而言,本研究為開(kāi)發(fā)自動(dòng)化系統(tǒng)以高效監(jiān)測(cè)和管理植物病害提供了基礎(chǔ),有助于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和可持續(xù)性。
圖1 植物葉部病害檢測(cè)流程圖
圖2 不同分割階段葉片的可視化結(jié)果(樣品1-6)
(a)原始葉片圖像,(b)預(yù)處理圖像,(c)閾值圖像,(d)葉片開(kāi)閉結(jié)構(gòu)的形態(tài)學(xué)圖像,(e)邊緣檢測(cè)圖像。
表1 使用100張圖像測(cè)試的性能指標(biāo)結(jié)果
圖3 接收者操作特征(ROC)曲線
系統(tǒng)性能:圖3中的ROC曲線表明所提出的系統(tǒng)在敏感性和特異性之間取得了合理的平衡。該曲線明顯高于對(duì)角線(隨機(jī)分類器基線),這證實(shí)了系統(tǒng)在隨機(jī)機(jī)會(huì)之外區(qū)分患病和健康葉片的能力。
Mrefu, S. A., Mannan, Z. I. and Nur Alam MD. 2024. Enhanced Image–Based Detection and Segmentation of Plant Leaf Diseases Using Grayscale Conversion and Thresholding Techniques. CompSci & AI Advances 1(3), pp. 132-139;
編輯
鄭靜文
推薦新聞
石時(shí)之約|韓志國(guó):透過(guò)表型數(shù)據(jù),看見(jiàn)植物的喜怒哀樂(lè)!
高通量植物表型平臺(tái)建設(shè)注意事項(xiàng)
視頻展示