[发明专利]油菜叶片及菌核病斑形态同步测量的方法、装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及农业技术领域，具体涉及油菜叶片及菌核病斑形态同步测量的方法、装置及系统。

背景技术

油菜是世界四大油料作物之一，油菜菌核病是由核盘菌引起的一种世界范围内的主要病害，在油菜各生育期、各部位均能发病，对油菜生产带来了极大的危害。因此，准确评价菌核病发病的严重程度对于油菜菌核病害的防治、抗源鉴定和抗病育种都是十分必要的。常用的测量菌核病发病程度的方法是根据其发病叶片上病斑的大小或数目来对病害程度进行定级。因此，对油菜叶片及菌核病斑形态进行客观、准确的测量是油菜育种和考种专家在进行菌核病害定级时所亟待解决的问题之一。

目前测量油菜叶片及菌核病斑形态主要采用手工直尺测量。通过先进的激光扫描技术也可以实现植物叶片形态的测量。比如，美国CID公司生产的CI-202便携式激光叶面积仪。在进行测量时，可以将油菜叶片放在薄膜与板之间，然后将扫描器从扫描板上的透明薄膜上扫过即可。CI-202可测量叶片面积、叶长度、叶宽度等参数。目前，还经常采用数码相机对油菜叶片和病斑形态进行测量，在进行测量时，首先在已知面积的白板上放置带有病斑的油菜叶片并使叶片平整，利用处在白纸板和油菜叶片正上方的数码相机将白纸板和叶片拍摄出一个画面的图像，然后采用Photoshop软件处理图像，读取图像白色部分、健康部分和病斑部分三通道的像素点的个数，最后根据像素比等于面积比以及白纸板的面积计算油菜叶片及菌核病斑的面积。

现有的手工直尺测量的方法虽然测量起来比较方便，但是这种方法不仅工作量大，而且费神，欠客观性和准确性，长期以来对油菜育种的精准化和自动化测量带来了滞后的影响；激光叶面积仪法虽然能准确测量出油菜叶片的叶面积、叶长和叶宽等参数，但是这种方法在测量时需要将油菜叶片从植株上摘下再进行测量，对植株造成了损坏，而且这种方法不能同步计算出菌核病斑的形态参数；数码相机法虽然能够同时测量出油菜叶片及菌核病斑形态，但是这种方法在活体测量时难以操作，容易造成拍摄图像严重失真，造成严重误差，并且这种方法还需要将图片导入电脑用Photoshop进行测量，不能够实时输出油菜叶片及菌核病斑的形态参数。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了油菜叶片及菌核病斑形态同步测量的方法及装置，能够实现油菜叶片及菌核病斑形态的同步快速、准确、无损测量。

（二）技术方案

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种油菜叶片及菌核病斑形态同步测量的方法，该方法包括步骤：

采集感染菌核病的油菜叶片图像；

将采集的图像分割获取背景网格图像，计算单位网格所占的像素数和单位长度所占的像素数；

提取油菜叶图像，计算油菜叶面积、叶长度和叶宽度；

提取菌核病斑图像，计算菌核病斑的面积、长度和宽度；

计算菌核病斑所占整个油菜叶的比例。

其中，所述将采集的图像分割获取背景网格图像，计算单位网格所占的像素数和单位长度所占的像素数，包括：

对采集的图像进行预处理，并对预处理后的图像进行颜色空间变换，提取背景网格图像；

对背景网格图像进行形态学处理，并采用最小外接矩形法获取单纯的网格图像；

对获取的单纯的网格图像进行细化；

计算单位网格所占的像素数和单位长度所占的像素数。

其中，所述对采集的图像进行预处理，并对预处理后的图像进行颜色空间变换，提取背景网格图像，包括：

对采集到的图像进行5*5中值滤波；

对中值滤波后的图像进行颜色空间变换，图像由RGB空间转换为HSL空间；

获取所述的HSL空间图像的H、S、L三个分量的直方图，综合根据三个分量的直方图，获得背景网格图像；

将图像由HSL空间转换为RGB空间彩色图像。

其中，对背景网格图像进行形态学处理，并采用最小外接矩形法获取单纯的网格图像，包括：

对背景网格图像进行5*5中值滤波；

对背景网格图像进行灰度化，采用最佳阈值法，选取阈值对所述灰度图像进行二值化处理，得到二值图像；

对所述二值图像取反；

采用膨胀、腐蚀、膨胀与腐蚀相结合的形态学处理方法对所述取反后的图像进行处理，使得图像中的前景叶片的部分形成一个完整的连通区域；

根据所述连通区域，找出叶片的部分所在的最大连通区域的最小外接矩形，利用最小外接矩形去除叶片区域，得到单纯的网格图像；

对所述网格图像取反。