[发明专利]水稻叶形采集装置及稻叶形态参数提取方法

说明书

本发明涉及水稻叶形采集装置及稻叶形态参数提取方法。一种水稻叶形采集装置，其主体包括摄像头、摄像头固定装置、支架横杆、载叶台、支架竖杠、支架调节器、计算机、校验纸、双面胶、黑色胶带；摄像头通过摄像头固定装置固定在支架横杆上；载叶台是黑色水平桌面，黑色胶带通过双面胶粘贴在载叶台上，且带胶的一面朝上；支架竖杠固定在载叶板一侧的中央，通过支架调节器可调节摄像头与桌面的距离；摄像头直接连接在计算机上；校验纸是一张描有黑色等距网格点的白纸。利用本发明的装置及方法采集水稻叶形图像和提取水稻叶形曲线和叶面积方便、快捷、精确，为水稻叶形及参数的提取提供了硬件和方法，能为水稻株形的模拟和优化设计提供基础参数。

技术领域

本发明涉及水稻株形精确数量描述的数据采集和参数提取方法，尤其是水稻叶形图像采集装置和基于图像分析提取叶形曲线和叶面积的方法。

背景技术

我国水稻产量曾有两次突破，一是水稻高秆改矮秆，二是矮秆水稻改杂交水稻，矮秆品种比高秆品种增产、杂交稻比矮秆品种增产，其共同本质是株型改良。株型改良进程分为两个阶段，第一阶段是矮化育种，第二阶段是理想株型育种，想株型育种的发展方向是形态与机能兼顾，理想株型与优势利用相结合。

广义的株型是指综合的生物学性状的组配形式及其整体表达，它不仅包括植株的形态特征、空间排列方式，而且包括与群体光能利用直接相关联的某些机能性状，如生育期、光合特性、库源流协调性、谷草比、休眠性、抗逆性、需肥性、分典性等等。狭义的株形系指植物体的形态特征、空间排列方式以及各性状之间的关系，如植株高矮、分蘖集散、叶片的长短、宽窄及角度、穗形、个体在群体中的排列方式及其几何结构等。株形系指植物体的形态特征、空间排列方式以及各性状之间的关系，如植株高矮、分蘖集散、叶片的长短、宽窄及角度、穗形、个体在群体中的排列方式及其几何结构等。

株型模拟是对作物的形态特征、空间排列方式以及各性状之间的关系，如植株高矮、分蘖集散、叶片的长短、宽窄及角度、穗形、个体在群体中的排列方式及其几何结构的模拟。株型模拟的基础是株型模型。株型模拟的目的在于为理想株型的选择，田间管理提供理论支持。

目前株型模拟使用的主要信息是水稻冠层垂直空间的叶面积分布和光分布。提取更丰富的株型信息，能为理想株型提供多角度的研究，有利于提高模型的有效性。叶形数据采集和分析比较少。传统的叶形分析一般是基于利用直尺测量与叶结不同距离位置处的叶宽来拟合，因而直接测量时间耗费大。叶面积测量的方法和设备比较多，以往简易测量水稻叶面积的方法主要有：（1）绘图(或晒图)剪纸称重法，即将叶形托绘于纸(质较厚而均匀)上或用叶直接晒图，先后剪下叶形的长方形和叶形，分别称重，用比例计算出叶面积。此法比较准确，但工效慢，用于大量测量时有困难。（2）长宽相乘折换法，即用叶长乘叶宽再打折扣，一般折换值为70-80。有的根据叶片最宽处在全叶的下部或中部位置分别除以1.2，1.3或1.4。这一方法比较简易快速，但如不分叶形而统一用一个折换值，显然是不准确的。基于图像测量的方法，张金恒（张金恒，万玉，刘树生，吕永亮，韩超. 一种新型的测算叶面积指数的装置: 中国, 200920154375.8 [P]. 2010-02-24.）设计的一种新型的测算叶面积指数的装置，其设计的叶片放置方式不便捷，由于图像形变，叶面积的计算也会有较大误差，基于Photoshop提取叶片的面积需要人为干预，也不能提取叶片的边界曲线。为此，我们本发明设计一种方便、快捷、精确的水稻叶形图像采集装置和基于图像分析提取叶形和叶面积的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种方便、快捷、精确地水稻叶形图像采集装置和提取水稻叶形曲线和叶面积的方法。