[发明专利]农作物叶面积信息自动化测量分析仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种农业科研人员对于农作物叶片的总叶面积、绿叶面积、黄叶面积、绿叶指数（绿叶含量百分比）等颜色信息的快速记录和分析的装置。

背景技术

农作物叶片表面颜色信息的测量和分析对农作物品种的改良有着重要意义，尤其是黄绿叶面积信息，这一因素影响着农作物产量、株高、品质等关键性结果。对叶面积信息的研究是农作物栽培研究中的关键步骤。

在现有的农作物叶片面积信息测量分析中，目前常用的方法干重比例法、打孔称重法、剪纸称重法、坐标纸法、抛物线拟合法、系数法和回归方程法、求积仪法、贴纸扫描法等人工测量的方法。其中，

干重比例法非常耗时耗力，效率底下，且测量结果主要为估测结果，精确度不高；

坐标纸法操作过程既费时又费工，对于形状不规则的叶片测量精度大大降低；

打孔称重法(或直接称重法)受叶片厚度、叶龄及叶片含水量的影响很大，因而误差太大；

剪纸称重法取叶子样品和纸张质地均匀与否也会带来一定的误差；抛物线拟合法不适合叶缘为不规则曲线的叶片；

系数法和回归方程法操作简单，可活体测量，但事先需测量大量叶片，得出校正系数或最佳回归模型，对单个叶片误差较大，特定系数或模型只能适用于特定的种类、品种和植株，且不适应于叶形变化大且无规律的种类品种；

求积仪法比较准确，可用此作为其它方法检测的标准，但需离体测量，操作方法繁琐，速度慢,且叶子的长宽比越大，误差就越大，周长越大，误差也越大。

贴纸扫描法，即采用扫描仪或相机拍摄图片后再通过后续处理计算出叶面积。但是测量时需要将叶片展开后粘贴在纸板上，然后再用CCD相机或者扫描仪扫描。这种方法存在以下几个问题：（1）在测量时，需要先手动将叶片展开粘贴在纸板上，操作繁琐；（2）在测量水稻等狭长柔软叶片时，耗时较多，工作效率比较低，不适合大批量测量；（3）经过这种方法测量后的叶片由于已经粘贴在纸上，不易再进行诸如叶片鲜重、干重的测量，对于叶片其他性状的后续测量有很大影响。

此外，叶片的黄绿叶的分别测量，是叶面积信息测量分析过程中最耗时的工作。尤其不利于大批量叶面及的高效测量。综上所述，人工测量和分析大批量农作物叶片面积存在耗时长、主观误差大、测量精度不高、可重复性差、操作过程繁琐等缺点，不利于大批量的实验进展。

在用仪器获取农作物叶片表面信息方面，有测量叶面积的相关专利，但存在仪器复杂、成本高、不能测出黄绿叶各部分面积等问题，且未有专业快速测量黄绿叶面积以及绿叶指数的仪器，测黄绿叶片各面积用传统的人工方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种农作物叶面积信息自动化测量分析仪，克服农作物叶面积测量现有技术所存在的测量工作繁琐、测量速度慢、测量准确度不高、工作效率低，不适应大批量测量需要的技术缺陷，在快速、准确获取总叶片面积的同时获取农作物叶片的绿叶面积、黄叶面积、绿叶指数信息。

为解决上述技术问题，本发明提供一种农作物叶面积信息自动化测量分析仪。其技术构思为：通过压辊式皮带传输系统，连续传输展平的叶片，在叶片传输过程中通过各种图像传感器获取叶片彩色图像，利用图像处理技术，对获得的图像进行处理进而得到所需的理想叶面图像，统计叶面所占的像素并乘以每个像素所代表的面积（单个像素和真实面积的对应关系通过对标准样实验得到），就可得到叶面的真实面积。

本发明所述的农作物叶面积信息自动化测量分析仪，其特征在于,包括叶片传送装置、图像采集装置、PLC控制器以及计算机系统；

所述叶片传送装置完成对农作物叶片的全过程传输，并实现与图像采集装置的采集速度匹配。所述叶片传送装置包括机架、水平皮带输送带、伺服电机、传动机构和第一、第二两根压辊，所述水平皮带输送带、传动机构和压辊分别安装在所述机架上，所述压辊贴合在所述水平皮带输送带上，其中一根所述压辊位于所述水平皮带输送带的起始端，所述两根压辊之间相距至少一个叶片长度的距离；所述伺服电机通过所述传动机构连接所述水平皮带输送带；

所述PLC控制器分别通过通信电缆连接所述伺服电机和计算机系统,用于所述伺服电机的启动、停止及速度的控制；

所述图像采集装置包括线阵列CCD相机及镜头、图像采集卡和光源系统，所述线阵列CCD相机及镜头和光源系统分别位于所述压辊上方，所述线阵列CCD相机和镜头的拍摄方向垂直于所述第一、第二两根压辊之间的水平皮带输送带，所述线阵列CCD相机通过通信电缆连接图像采集卡；所述图像采集卡连接在所述计算机系统；