自然光成像条件下植物根系图像的增强方法研究*

梁丽秀，裴玖玲，孙少杰，周 丹

（塔里木大学 机械电气化工程学院，新疆 阿拉尔 843300）

通过图像分割技术提取植物根系特征，是近年来植物根系研究中的重要技术手段，而在图像分割前对图像进行预处理是非常重要的一个环节，其目的是在提取目标区域之前先去除掉一些干扰信号，进而达到增强图片质量的效果，方便后续进行图像特征的提取及分析。本文以针对在自然光成像条件下水稻根系的图片为研究对象，如图1所示，因为水稻根系的特殊性和实验用于水稻生长的土壤环境限制，图像的边侧部位出现了不规则带状图，土壤颗粒及玻璃水印也会影响成像质量，复杂的环境造成了采集到的图像有较多的噪声点和条纹状的纹理，这些噪声和水稻自身众多根系在一起很难区分开来，使得采集到的图像普遍具有对比度低、噪声干扰大、纹理复杂等特点，想要完整、精确地对其进行分割面临很大困难。在分割之前对图像进行增强预处理，以便后续进行准确分割，这是极其必要的一环。本文采用多种图像增强方法，研究不同的图像增强方法对复杂环境成像条件的根系图像的增强效果。

图1 根系原图

1 直方图均衡化

直方图均衡化[1]的原理是利用累积函数来调整灰度图中的灰度值，进而全新分配图像中的像素值，拓宽比较窄的直方图，使密集分布的直方图通过非线性变换，转变为分布较为均匀的直方图，直方图均衡化的过程就是对像素变量的概率密度函数进行变换的过程，对于连续变化的灰度值，设变换函数为：