基于AlexNet的茶叶嫩芽状态智能识别研究

为确定合理有效的茶叶嫩芽采摘时间,提出一种基于AlexNet卷积神经网络的茶叶嫩芽状态智能识别方法。首先,建立自然环境下全开面、半开面和未开面三种状态茶叶嫩芽图像集;然后,训练茶叶嫩芽状态AlexNet网络识别模型;最后,利用测试集样本进行模型检测,训练集和测试集中三种状态嫩芽平均识别率分别为97.8%和88%。实验结果表明,该方法能够有效地识别自然环境下茶叶嫩芽状态,为嫩芽智能采摘提供理论依据。

图像处理在茶叶嫩芽智能采摘中的应用进展

茶叶嫩芽智能采摘是茶叶生产智能化、信息化的重要前提,基于图像的茶叶智能采摘已成为国内外研究热点。该文综述了图像处理技术在茶叶嫩芽分割、定位和智能采摘中的应用,比较了各方法的优缺点,并对图像处理技术在茶叶智能化采摘上的应用前景提出了展望。

基于SLIC超像素的茶叶嫩芽图像分割方法研究

准确识别茶叶嫩芽是实现茶叶智能采摘的前提。针对自然环境下的茶叶嫩芽图像分割受天气、光照等因素影响较大,提出基于SLIC超像素的嫩芽分割方法。提取R、G、B、H、S、V、Y、Cb、Cr、超红、超绿、Cg、R-B、G-B共14个颜色分量,分析发现以超红、Cg和G-B三分量合成彩图中嫩芽与背景对比度较大,作为待分割对象图;利用SLIC超像素分割算法获取超像素块,并对每个超像素块提取平均横坐标、平均纵坐标、平均超红、平均Cg、平均G-B 5个特征作为分割依据;利用阈值分割、小目标去除、填充和"逻辑与"等操作,得到茶叶嫩芽彩色分割图。对不同地域、不同环境下嫩芽图像进行实验表明,基于SLIC超像素的嫩芽分割平均分割精度达75.6%,较传统G-B阈值分割平均精确度高16.6%。该方法不仅能抑制光照等因素对茶叶图像的影响,还能有效分割茶叶嫩芽,鲁棒性较强。

基于清晰度的茶叶嫩芽聚类分割方法

针对自然环境下茶叶嫩芽图像分割易出现过分割和欠分割等问题,提出一种基于清晰度评价和颜色聚类级联的嫩芽图像分割方法,并结合Tenengrad梯度评价和滑动分割获取清晰度较高的图像区域,然后在RGB、HSV、Lab、YCbCr颜色模型下进行聚类分割。结果表明,选取Tenengrad梯度值的上四分位数作为清晰度初选阈值,漏选率为25%;在HSV颜色模型下,利用K-means聚类方法完成嫩芽图像分割,晴天和阴天环境下嫩芽图像分割精度分别为72.48%和77.83%,较直接K-means分割方法相比,假阳性率分别减少5.19%和2.03%。该方法能够实现自然环境下茶叶嫩芽图像的有效分割,减少欠分割和过分割,为茶叶智能采摘提供理论参考。

基于GoogLeNet的茶叶嫩芽生长状态智能识别

针对传统图像识别过于依赖特征有效性等问题,提出基于GoogLeNet卷积神经网络的茶叶状态智能识别方法。构建了全开面、半开面和未开面3种茶叶生长状态样本库,然后在Caffe框架下搭建了基于GoogLeNet的茶叶状态识别卷积神经网络模型,训练-验证集和测试集平均识别率分别为89.3%、90.7%。实验结果表明,该方法不仅能自学习图像特征,还可以有效地识别自然环境下茶叶生长状态,提高茶叶嫩芽采摘的智能化和实时性,为茶叶信息化生产提供理论参考。