基于时序图像跟踪的葡萄叶片病害动态监测

摘要：

为提高自然成像条件下的酿酒葡萄图像中病害识别的可靠性,对时序叶片图像作连续病害检测并监测病斑变化情况.首先,在每一天利用Faster R-CNN算法对摄像机视场中葡萄叶片进行检测,对检测到的叶片采用改进卡尔曼滤波法进行跟踪,以获得叶片正面图像.为了实现多叶片跟踪和解决由遮挡而造成的跟踪失败问题,该文在卡尔曼滤波和匈牙利算法基础上,结合运动测度和深度外观信息对跟踪目标进行匹配,运动匹配时采用马氏距离,外观匹配方面采用最小余弦距离.其次,将不同日期的叶片正面图像做SIFT(scale-invariant feature transform)匹配,找到同一叶片按日期排列的一组序列图像,并在序列图像中通过深度学习技术进行病害识别.最后,通过监测叶片序列图像上病斑相对面积变化或病斑数量是否增加来确认病害的存在.该文对提出的跟踪算法、叶片匹配算法和序列图像上病害识别的精度进行了测试,试验表明:跟踪算法平均多目标跟踪准确度为73.6％,多目标跟踪精度为74.6％,基于判别模型颜色特征的传统跟踪算法两指标分别为14.3％和61.3％;基于SIFT特征的叶片匹配在识别同一叶片时的精度达到了90.9％;病害监测方面,虚警综合排除率(马修斯相关系数)达到了84.3％.该文的方法可以排除一些虚假病害,病害监测的可靠性有所提高,可适用于自然条件下葡萄病害的连续在线监测.

关键词：图像处理、病害、监测、FasterR-CNN、动态监测、叶片匹配、跟踪

所属期刊栏目：34

分类号：S43;TP391.41(病虫害及其防治)

资助基金：国家自然基金61461005;甘肃省科技重大专项计划1502NKDF023

在线出版日期：2018-09-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：167-175