基于K-means 聚类和椭圆拟合方法的白粉虱计数算法 - Ingenta Connect.PDF

第 30 卷 第 1 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.1 2014 年 1 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jan. 2014 105 基于 K-means 聚类和椭圆拟合方法的白粉虱计数算法 1,2 1,2※ 1,2 1,2 3 王志彬 ，王开义 ，张水发 ，刘忠强 ，穆翠霞 （1. 北京农业信息技术研究中心，北京 100097 ； 2. 国家农业信息化工程技术研究中心，北京 100097 ； 3. 中华女子学院计算机系，北京 100101 ） 摘 要：为了能够对害虫的准确计数，该文以白粉虱为例，提出了一种基于 K-means 聚类和椭圆拟合方法的白粉 虱计数算法。该方法首先利用 K-means 聚类算法对白粉虱图像进行分割，使白粉虱从背景图像中分离，然后利用 基于最小二乘法的椭圆拟合方法对分割结果进行椭圆拟合，统计椭圆的个数，提取椭圆中心点的颜色特征值，将 其作为新的分类中心，重新对白粉虱图像进行分割和椭圆个数的统计，最后将算法收敛时的椭圆个数作为当前白 粉虱的个数。对辣椒、黄瓜、番茄和茄子 4 种作物叶片上附着的白粉虱进行了计数试验，该算法在这 4 种作物上 的平均计数错误率依次为 2.80% ，8.51%，5.00%，1.56%，并且分别比阈值化方法和 K-means 聚类方法的平均计 数错误率降低了 11.65%和 70.18% 。试验结果表明：所提方法能够实现对不同作物上白粉虱的准确计数，且算法 具有很好的泛化性。该研究结果可为虫害的检测以及采取正确的防治措施提供重要依据。 关键词：机器视觉，虫害控制，算法，自动计数，K-means 聚类，椭圆拟合，白粉虱 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.01.014 中图分类号：S652 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2014)-01-0105-08 王志彬，王开义，张水发，等. 基于 K-means聚类和椭圆拟合方法的白粉虱计数算法[J]. 农业工程学报，2014， 30(1)：105－112. Wang Zhibin, Wang Kaiyi, Zhang Shuifa, et al. Whiteflies counting with K-means clustering and ellipse fitting[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(1): 105 －112. (in Chinese with English abstract) 到白粉虱的数量[11] 。翁桂荣则利用数学形态学及分水 0 引 言 [12] 岭分割算法实现对飞行状态的蝗虫种群密度监测 。 虫害是导致农作物减产的一个重要因素。及时 邱白晶等通过建立 G 分量阈值来区分黄瓜蚜虫区域 地发现和控制虫害，对确保农作物的产量和质量具