一种高效率的树木修剪器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105532274A(43)申请公布日2016.05.04(21)申请号201610008903.3(22)申请日2016.01.07(71)申请人杨炳地址315200浙江省宁波市镇海区隧道北路555号(72)发明人杨炳(74)专利代理机构北京高航知识产权代理有限公司11530代理人赵永强(51)Int.Cl.A01G3/00(2006.01)G06K9/48(2006.01)A01G7/06(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图1页(54)发明名称一种高效率的树木修剪器(57)摘要本发明公开了一种高效率的树木修剪器，包括普通树木修剪器和安装在树木修剪器上的识别装置，识别装置包括建模模块、分段模块、合并模块和滤波模块。本发明通过在树木修剪器上加装识别装置，树木修剪器能够对树木轮廓进行识别，识别过程中能有效滤除树木轮廓噪声，达到良好的识别效果。识别结果形象直观，可以很容易看出是否修剪为指定形状，同时为下一步修剪提供准确的轮廓支持，极大的减轻了人的负担。CN105532274ACN105532274A权利要求书1/2页1.一种高效率的树木修剪器，包括普通树木修剪器和安装在树木修剪器上的识别装置，该树木修剪器能够对树木轮廓进行识别，其特征是，包括建模模块、分段模块、合并模块和滤波模块；其中，建模模块，用于建立目标轮廓的参数化方程：对于给定的目标轮廓G(t)，其弧长参数化方程表示为G(t)＝(x(t),y(t))，其中x(t)和y(t)分别表示轮廓点的坐标，t表示轮廓曲线方程的参数，且t∈[0,1]；含噪轮廓的弧长参数化方程表示为：GN(t)＝G(t)+N1(t)+N2(t)G(t)，其中加性噪声部分N1(t)＝N1(x1(t),y1(t))，乘性噪声部分N2(t)＝N2(x2(t),y2(t))；分段模块，用于对轮廓的分段：目标轮廓G(t)和含噪轮廓GN(t)所对应的曲率分别为k(t)和kN(t)；选宽度为D的窗函数W(n)，D∈{7，9}，对曲率kN(t)进行邻域平均，得到平均曲率k1N(t)，同时对窗口内的曲率值排序，选定中值曲率k2N(t)，将平均曲率k1N(t)和中值曲率k2N(t)差的绝对值与选定的阈值T1进行比较，根据比较结果决定含噪轮廓曲率k′N(t)，T1＝0.2，即：当|k1N(t)-k2N(t)|>T1时，k′N(t)＝k1N(t)否则，k′N(t)＝k2N(t)；由于曲率值较大的轮廓点通常反映了目标的显著特征，根据k′N(t)将轮廓中所有轮廓点划分为特征点或非特征点，设定可变权值TK，通过判断目标轮廓特征多少，自适应的决定TK，当|k′N(t)|<TK*max|k′N(t)|时，特征函数f(t)＝0否则，特征函数f(t)＝1。2.根据权利要求1所述的树木修剪器，其特征还在于，合并模块：用于剔除由于噪声干扰产生的伪特征点，以及对无法形成连续区域的特征点和非特征点进行合并操作，从而得到有效的特征区域与非特征区域：选定一个起始点O，轮廓起始点向两侧延伸合并相邻的点，以该起始点类型作为该区域预设类型，向两侧延伸各S×μ0时停止，其中S为预设的最小长度，设S＝15，为O点处的实时曲率修正系数，代表O点的曲率半径，代表由上述窗函数得到的O点的平均曲率半径，实时曲率修正系数μ0用于根据不同点的曲率不同，自动修正延伸长度，能有效减小合并后的失真现象；分别计算两侧区域内相异点的个数N+1和N-1，若相异点的个数小于设定的该类型相异点最小个数，则该区域与预设类型相同，否则，与预设类型相反；再以两个停止点O+1和点O-1作为起始点重新开始计算，向外侧延伸S×μO+1或S×μO-1时停止，其中μO+1和μO-1分别代表点O+1和点O-1处的实时曲率修正系数，O+1两侧区域内相异点个数为N+2，O-1两侧区域内相异点个数为N-2，根据上述判定条件，依次确定各段轮廓类型，长度不足S的部分根据其与S的比例计算相异点个数，计入相应的特征区域；对相邻的同类型区域进行合并，得到连续的特征区域和非特征区域；滤波模块：乘性噪声由于和图像信号是相关的，随图像信号的变化而变化，采用维纳滤波来进行一级滤除，此时图像信息还包含有残余的乘性噪音，通过F滤波器F(x，y)＝q×exp(-(x2+y2)/β2进行二级滤除，其中q是将函数归一化的系数，即：∫∫q×exp(-(x2+y2)/β2)dxdy2CN105532274A权利要求书2/2页＝1，β为图像模板参数；乘性噪声滤除后，含噪目标轮廓的弧长参数化方程表示为GN(t)’＝G(t)+N1(t)；假设加22性噪声为高斯白噪声：xN(t)’＝x(t)+g1(t,σ)，yN(t)’＝y(t)+g2(t,σ)，其中xN(t)’和