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利用灰度转换和阈值技术增强基于图像的植物叶片病害检测与分割
发布时间:
2025-04-12
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植物表型分析已成为现代农业的一个重要方面,是一种能监测植物健康和提高作物产量的工具。本研究介绍了一种高效、经济的图像处理方法,用于检测和分割健康和病害的植物叶片。该方法主要分为3个阶段:预处理、分割和后处理。在预处理阶段,通过灰度转换增强获取的叶片图像,以消除噪声并简化图像分析。在分割阶段,应用阈值技术将叶片从背景中分离出来,从而能够更准确地识别病害。后处理阶段包括细化分割后的叶片图像、边缘检测和轮廓分析,以更好地了解叶片的形状和结构。为了评估所提出的方法,使用了由100张叶片图像组成的数据集。实验结果表明,该算法成功检测出68 %的染病叶片和75 %的健康叶片,总体准确率达到66.66 %。这些发现突出了灰度转换和阈值技术在自动化疾病检测中的潜力,特别是在资源有限的农业环境中。虽然实验结果证明了该方法的有效性,但也存在局限性,诸如数据集多样性和对灰度处理的依赖。未来的研究将包括融入颜色信息,应用先进的机器学习算法,以及使用更大、更多样化的数据集来提高准确性和鲁棒性。总体而言,本研究为开发自动化系统以高效监测和管理植物病害提供了基础,有助于提高农业生产力和可持续性。
图1 植物叶部病害检测流程图
图2 不同分割阶段叶片的可视化结果(样品1-6)
(a)原始叶片图像,(b)预处理图像,(c)阈值图像,(d)叶片开闭结构的形态学图像,(e)边缘检测图像。
表1 使用100张图像测试的性能指标结果
图3 接收者操作特征(ROC)曲线
系统性能:图3中的ROC曲线表明所提出的系统在敏感性和特异性之间取得了合理的平衡。该曲线明显高于对角线(随机分类器基线),这证实了系统在随机机会之外区分患病和健康叶片的能力。
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;
编辑
郑静文
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