基于Android平臺(tái)的黃瓜葉部病害圖像處理

田有文王煒王瀧鄭鵬輝

摘要：以Aridroid系統(tǒng)為平臺(tái)構(gòu)建黃瓜葉部病害圖像處理系統(tǒng)，為田間管理者對(duì)黃瓜的栽培及病害防治管理提供科學(xué)指導(dǎo)。介紹該技術(shù)系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境，闡述系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)方案，為該系統(tǒng)的推廣及應(yīng)用提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：圖像處理 Android系統(tǒng) 病害 黃瓜

中圖分類號(hào)：TP391.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-1161（2015）02-0030-03

在農(nóng)學(xué)領(lǐng)域?qū)ndroid手機(jī)軟件技術(shù)與圖像處理技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，可以促進(jìn)Android手機(jī)軟件技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)技術(shù)信息化的創(chuàng)新。本研究以Android系統(tǒng)為平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，構(gòu)建黃瓜葉部病害圖像處理技術(shù)，方便田間管理者對(duì)黃瓜的栽培及病害防治進(jìn)行管理。

1開發(fā)環(huán)境

Android支持在多個(gè)系統(tǒng)下進(jìn)行開發(fā)，但在Linux下效率會(huì)更高。本研究在Windows操作系統(tǒng)下搭建了基于AndroidSDK+JavaJDK6+Eclipse3.5+ADT的應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境，針對(duì)AndroidOS2.2及以上版本開發(fā)。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)硬件平臺(tái)

基于Android手機(jī)的黃瓜葉片病害檢測(cè)系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。其中，硬件部分采用智能手機(jī)LenovoS880（聯(lián)想公司），其操作系統(tǒng)為Android4.0，硬件配置為ARMv7，1GHzCPU，512MBRAM。

2.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

黃瓜葉片病害處理工作流程為：1）獲取圖像。用Android手機(jī)的攝像頭拍攝被測(cè)黃瓜葉片的圖像。2）圖像處理。對(duì)采集的圖像進(jìn)行彩色圖像分割、二值圖像腐蝕和膨脹等處理。3）特征提取。用處理后的二值圖像和原圖相結(jié)合，得到顏色和紋理特征信息。

該系統(tǒng)軟件的主要功能是獲取圖像、圖像處理（圖像分割、圖像腐蝕和膨脹）及圖像特征提取。黃瓜病害處理系統(tǒng)軟件的主界面如圖1所示。

2.2.1獲取圖像選擇存儲(chǔ)卡中的圖像，點(diǎn)擊圖1軟件主界面上的“選擇樣本圖片”選項(xiàng)，獲取所需葉片病害樣本。獲取樣本效果如圖2所示。

2.2.2圖像處理在獲取圖像的基礎(chǔ)上，點(diǎn)擊圖1中

“圖像處理和特征提取”選項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)彩色圖像分割、二值圖像腐蝕和膨脹。

1）彩色圖像分割。在Android系統(tǒng)下，應(yīng)用an-droid.graphic's.Bitmap類所提供的getPixel（）方法獲取圖像中每一個(gè)像素點(diǎn)的RGB信息，采用統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別方法將黃瓜病害葉片的病斑和正常葉片分開。最終調(diào)用android.graphiCs.Bitmap類所提供的cre-ateBitmap（），setPixels（）方法將處理后的像素點(diǎn)還原成二值圖像。

2）二值圖像腐蝕和膨脹。由于彩色圖像分割后二值圖像的病斑存在斷裂和粘連的情況，需要進(jìn)一步處理。腐蝕運(yùn)算可去除圖像中孤立的點(diǎn)和毛刺；膨脹運(yùn)算可填充圖像中的小孔和裂縫。運(yùn)算結(jié)果如圖3所示）。

2.2.3圖像顏色和特征提取若要提取病害黃瓜葉片病斑的顏色和紋理特征，需將分割后的圖像信息和原圖信息相結(jié)合，得到最終結(jié)果。

1）顏色特征提取。黃瓜病害的顏色特征由CIEL*a*b*顏色空間所體現(xiàn)。而CIEL*a*b*顏色值由X，Y，Z三刺激值經(jīng)非線性變換得出，而X，Y，Z三刺激值可由病斑部分隨機(jī)像素點(diǎn)的R，G，B轉(zhuǎn)換得到。萁公式如下：

式中：Xo，Yo，Zo為標(biāo)準(zhǔn)白顏色的X，Y，Z的值。

2）紋理特征提取。不同的病害在葉片上不僅表現(xiàn)出不同的顏色，也表現(xiàn)出不同的紋理。采用色度矩的方法對(duì)彩色圖像紋理特征進(jìn)行提取，色度矩可表征一幅病斑彩色紋理圖像。其公式如下：

若要提高病害黃瓜葉片紋理的識(shí)別率，需采州色度矩集CM55（MT（0，1），MT（1，0），MT（1，1），MT（2，1），MT（1，2），MD（0，1），MD（1，0），MD（1，1），MD（1，2），MD（2，1》作為黃瓜病害圖像紋理特征在得到黃瓜病害圖像病斑提取出來的顏色和紋理特征的13個(gè)值后，通過android.database.sqlite.SQLiteDatabase中的onCreate創(chuàng)建SQLite數(shù)據(jù)庫，用來存儲(chǔ)上述13個(gè)顏色及紋理特征信息（如表1所示）。

3結(jié)語

以Android系統(tǒng)為平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，構(gòu)建黃瓜葉部病害圖像處理系統(tǒng)，為田間管理者對(duì)黃瓜的栽培及病害防治管理提供了方便、快速、實(shí)用的葉片信息，指導(dǎo)其進(jìn)行科學(xué)種植和管理。該系統(tǒng)具有體積小、成本低、便攜性強(qiáng)等多方面優(yōu)點(diǎn)，方便工作人員在田問使用。

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ImageProcessingofCucumberLeafDiseasebasedonAndroidPlatform

TIANYouwen，WANGWei，WANGLong，ZHENGPenghui

Abstract：TobuildupimageprocessingsystemforcucumberleafdiseasebyusingAndroidsystemasplatform，andofferasciencereferenceforcucumbercultivationanddiseasepreventioninthefieldmanagement.Thearticleintroducesthedevelopmentenvironmentofthetechnologysystem，expoundsthedesignofsoftwareandhardwareinthesystem，inordertoprovidetechnologysupportfortheextensionandapplicationforthesystem.

Keywords：imageprocessing；Androidsystem；disease；cucumber