本發(fā)明涉及機器視覺領(lǐng)域，具體地，涉及一種面向無人機成像色度的快速自動標(biāo)定裝置與方法。

背景技術(shù)：

無人機在農(nóng)業(yè)方面應(yīng)用廣泛，如育種，土壤條件監(jiān)測，營養(yǎng)診斷，病蟲害監(jiān)測，長勢監(jiān)測等，但無人機獲取的圖像顏色受環(huán)境光照條件影響較大，不同時間和場景下得到的圖像顏色差異可能很大，給圖像定量分析的精度和準(zhǔn)確性都帶來了困難。

大部分相機都內(nèi)置白平衡系統(tǒng)，相機內(nèi)部的白平衡系統(tǒng)能在一定程度上補償光照變化帶來的色彩的不一致，但是其作用十分有限，對于圖像的定量分析來說遠遠不夠。

現(xiàn)有的圖像顏色校正方法應(yīng)用較廣泛的有灰度世界算法，完美反射算法，色域映射算法，Retinex算法，還有基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等的校正算法。其中，灰度世界算法、完美反射算法簡單實用，應(yīng)用廣泛，其余算法則比較復(fù)雜，這些算法雖然不需要借助外部設(shè)備，但是局限性也比較明顯。無人機獲取的農(nóng)作物圖像由于其特殊性：圖像中色彩主題為綠色，且沒有白色區(qū)域，所以灰度世界算法、完美反射算法都不能應(yīng)用于農(nóng)作物圖像的顏色的校正。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種面向無人機成像色度的快速自動標(biāo)定裝置與方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的面向無人機成像色度的快速自動標(biāo)定裝置，包括：相機、相機控制模塊、標(biāo)定色板以及圖像處理模塊；

所述相機通過云臺安裝在無人機的下方，且所述相機的光軸與地面保持垂直；

所述相機控制模塊用于控制相機采集包含標(biāo)定色板的圖像以及不包含標(biāo)定色板的圖像，并保存；

所述標(biāo)定色板放置在待采集圖像的地面區(qū)域，高度與農(nóng)作物基本平齊，且與地面成0度角；

所述圖像處理模塊用于分析包含標(biāo)定色板的圖像，獲取對應(yīng)的標(biāo)定矩陣，應(yīng)用該標(biāo)定矩陣來標(biāo)定該次圖像采集得到的不包含標(biāo)定色板的圖像，得到所述不包含標(biāo)定色板的圖像的恒常性色度。

優(yōu)選地，所述標(biāo)定色板的底色為白色，色板上有兩個以上已標(biāo)定RGB值的色塊，色塊標(biāo)定環(huán)境為色溫5400K的自然光源。

優(yōu)選地，所述標(biāo)定色板的色塊包括：圓形，橢圓形，星形，三角形、多邊形中的任一種或者任多種。

優(yōu)選地，所述標(biāo)定色板的色塊包括兩個區(qū)域：色塊主體和主體外圍區(qū)域，所述色塊主體為由濃到淡不同程度的綠色，主體外圍區(qū)域為與綠色構(gòu)成反差的顏色，包括：紅色等；其中的反差是指：能夠通過顏色梯度對色塊進行識別和分割。

優(yōu)選地，所述圖像處理模塊，用于測定標(biāo)定色板中各個色塊的各像素RGB值，并以各像素RGB值的平均值作為對應(yīng)色塊的RGB測量值；圖像處理模塊根據(jù)色塊的RGB測量值與該色塊的標(biāo)定值擬合得到標(biāo)定矩陣，通過所述標(biāo)定矩陣標(biāo)定不包含標(biāo)定該次圖像采集得到的色板的圖像，得到所述不包含標(biāo)定色板的圖像的恒常性色度。

根據(jù)本發(fā)明提供的面向無人機成像色度的快速自動標(biāo)定方法，包括如下步驟：

步驟1：將標(biāo)定色板放置在待采集圖像的農(nóng)作物處，使得標(biāo)定色板與地面成0度角并與農(nóng)作物高度基本平齊；

步驟2：控制無人機按照設(shè)定的軌跡飛行，采集包含標(biāo)定色板的圖像以及不包含標(biāo)定色板的圖像，并存儲；

步驟3：從無人機采集的圖像中找出包含色板的圖像，通過圖像處理模塊獲取顏色標(biāo)定矩陣；

步驟4：將由步驟3獲得的標(biāo)定矩陣應(yīng)用于不包含標(biāo)定色板的圖像，標(biāo)定所述不包含標(biāo)定色板圖像的色度，完成標(biāo)定。

優(yōu)選地，所述步驟3包括：

步驟3.1：分析包含標(biāo)定色板的圖像，測定標(biāo)定色板中各個色塊的各像素RGB值，并以各像素RGB值的平均值作為對應(yīng)色塊的RGB測量值；

步驟3.2：根據(jù)色塊的RGB測量值與該色塊的標(biāo)定值擬合得到標(biāo)定矩陣，通過所述標(biāo)定矩陣標(biāo)定該次圖像采集得到的不包含標(biāo)定色板的圖像，得到所述不包含標(biāo)定色板的圖像的恒常性色度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

本發(fā)明提供的面向無人機成像色度的快速自動標(biāo)定裝置與方法引入標(biāo)定色板，能夠消除無人機獲取圖像顏色受環(huán)境光照條件影響；在無人機采集的圖像序列中找出包含該色板的圖像，并由圖像處理模塊分析處理包含該色板的圖像，得到標(biāo)定矩陣，將該標(biāo)定矩陣應(yīng)用于采集到的其他圖像，完成圖像的顏色標(biāo)定，上述方法能夠保證標(biāo)定顏色的一致性，提高后續(xù)圖像定量分析的精度。本發(fā)明標(biāo)定自動化程度高，速度快，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明中無人機采集圖像和標(biāo)定色板的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為標(biāo)定色板示意圖。

圖3為本發(fā)明提供的面向無人機成像色度的快速自動標(biāo)定方法的流程示意圖。

圖中：

1 為農(nóng)作物；

2 為色板；

201 為綠色區(qū)域；

202 為紅色區(qū)域；

3 為無人機；

4 為圖像采集相機。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

根據(jù)本發(fā)明提供的面向無人機成像色度的快速自動標(biāo)定裝置，包括：相機、相機控制模塊、標(biāo)定色板以及圖像處理模塊；

所述相機通過云臺安裝在無人機的下方，且所述相機的光軸與地面保持垂直；

所述相機控制模塊用于控制相機采集包含標(biāo)定色板的圖像以及不包含標(biāo)定色板的圖像，并保存；

所述標(biāo)定色板放置在待采集圖像的地面區(qū)域，高度與農(nóng)作物基本平齊，且與地面成0度角；

所述圖像處理模塊用于分析包含標(biāo)定色板的圖像，獲取對應(yīng)的標(biāo)定矩陣，應(yīng)用該標(biāo)定矩陣來標(biāo)定該次圖像采集得到的不包含標(biāo)定色板的圖像，得到所述不包含標(biāo)定色板的圖像的恒常性色度。

所述標(biāo)定色板的底色為白色，色板上有兩個以上已標(biāo)定RGB值的色塊，色塊標(biāo)定環(huán)境為色溫5400K的自然光源。

所述標(biāo)定色板的色塊包括：圓形，橢圓形，星形，三角形、多邊形中的任一種或者任多種。

所述標(biāo)定色板的色塊包括兩個區(qū)域：色塊主體和主體外圍區(qū)域，所述色塊主體為由濃到淡不同程度的綠色，主體外圍區(qū)域為與綠色構(gòu)成反差的顏色，包括：紅色；其中的反差是指：能夠通過顏色梯度對色塊進行識別和分割。

所述圖像處理模塊，用于分析包含標(biāo)定色板的圖像，測定標(biāo)定色板中各個色塊的各像素RGB值，并以各像素RGB值的平均值作為對應(yīng)色塊的RGB測量值；圖像處理模塊根據(jù)色塊的RGB測量值與該色塊的標(biāo)定值擬合得到標(biāo)定矩陣，通過所述標(biāo)定矩陣標(biāo)定該次圖像采集得到的不包含標(biāo)定色板的圖像，得到所述不包含標(biāo)定色板的圖像的恒常性色度。

根據(jù)本發(fā)明提供的面向無人機成像色度的快速自動標(biāo)定方法，包括如下步驟：

步驟1：將標(biāo)定色板放置在待采集圖像的農(nóng)作物處，使得標(biāo)定色板與地面成0度角并與農(nóng)作物高度基本平齊；

步驟2：控制無人機按照設(shè)定的軌跡飛行，采集包含標(biāo)定色板的圖像以及不包含標(biāo)定色板的圖像，并存儲；

步驟3：從無人機采集的圖像中找出包含色板的圖像，通過圖像處理模塊獲取顏色標(biāo)定矩陣；

步驟4：將由步驟3獲得的標(biāo)定矩陣應(yīng)用于不包含標(biāo)定色板的圖像，標(biāo)定所述不包含標(biāo)定色板圖像的色度，完成標(biāo)定。

所述步驟3包括：

步驟3.1：分析包含標(biāo)定色板的圖像，測定標(biāo)定色板中各個色塊的各像素RGB值，并以各像素RGB值的平均值作為對應(yīng)色塊的RGB測量值；

步驟3.2：根據(jù)色塊的RGB測量值與該色塊的標(biāo)定值擬合得到標(biāo)定矩陣，通過所述標(biāo)定矩陣標(biāo)定該次圖像采集得到的不包含標(biāo)定色板的圖像，得到所述不包含標(biāo)定色板的圖像的色度。

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的描述。

如圖1所示，本實施例提供了一種面向無人機成像色度的快速自動標(biāo)定裝置，包括無人機及其飛行控制系統(tǒng)、相機及其安裝云臺、相機控制模塊、標(biāo)準(zhǔn)色板、數(shù)據(jù)處理模塊，其中，相機通過云臺安裝在無人機上，云臺可以保證相機光軸與地面垂直，有相機控制模塊控制相機完成圖像的采集，并存儲；

在具體實施時，色板應(yīng)與地面成0度角安放，以使相機光軸與色板垂直，減小圖像的畸變。

在實際應(yīng)用時，將存儲于相機的圖像導(dǎo)入計算機，找出包含標(biāo)定色板的圖像，通過圖像處理模塊即可完成標(biāo)定。

本實施例提供的面向無人機成像色度的快速自動標(biāo)定裝置和方法，從無人機獲取的大量圖像中找出覆蓋已標(biāo)定色板的圖像，并由程序快速的自動解算標(biāo)定響應(yīng)函數(shù)，完成在該環(huán)境下獲取的所有圖像的色度標(biāo)定。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。