[发明专利]叶面积指数测定方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及生态学领域，尤其涉及一种叶面积指数测定方法及装置。

背景技术

叶面积指数LAI(LeafAreaIdex)又叫叶面积系数，是一块地上作物叶片的总面积与占地面积的比值。叶面积指数是反映作物群体大小的较好的动态指标，亦是表征作物长势和预测作物产量的重要农学指标之一。

目前,叶面积测量方法很多，主要包括纸重法、干重法、长宽系数法、叶面积仪法、扫描仪法、回归方程法等，这些方法都具有各自的优点，但同样存在费时费力、测量具有破坏性等缺点。

随着计算机图像处理技术、图像采集部件CCD的发展，计算机图像处理技术逐渐被用于作物长势监测。因此，如果能够提供一种可实现方便测量、即时获取信息且经济有效的叶面积指数测量方法将对农作物长势监测、产量估算等领域具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种叶面积指数测定方法或测定装置，以实现方便、即时且经济有效地测量叶面积指数。

为此目的，本发明一方面提出了一种叶面积指数测定方法，该方法包括以下步骤：

获取待测植被的冠层图像；

利用图像处理技术对获取的冠层图像进行图像分割，提取所述冠层图像中的待测植被对应的图像区域；

计算所述待测植被对应的图像区域的面积与所述冠层图像的总面积的比值，得到所述待测植被的叶面积指数；

对计算出的叶面积指数与实际测得的叶面积指数进行拟合，得到所述待测植被的叶面积指数模型。

优选地，所述获取待测植被的冠层图像，还包括：

在阴天或多云天气，于10:00～14:00的条件下获取所述待测植被的冠层图像。

优选地，所述利用图像处理技术对获取的冠层图像进行图像分割，具体为：

将所述冠层图像分成多个子图像，所述多个子图像中任一两个相邻子图像之间具有50％的重叠区域；

作出每个子图像的直方图，选择直方图为双峰直方图的子图像，根据对应的双峰直方图确定该子图像的阈值；

根据确定出的子图像的阈值，采用插值法得到所有子图像的阈值；

根据所有子图像的阈值对所述冠层图像进行切割。

优选地，在利用图像处理技术对获取的冠层图像进行图像分割前，该方法还包括：

利用色度强度饱和度HIS颜色模型对所述冠层图像进行处理。

优选地，所述方法还包括：

针对所述待测植被的不同生长时期，分别建立所述待测植被的叶面积指数模型。

优选地，该方法还包括：

对所述待测植被的叶面积指数模型进行评价；

所述对所述待测植被的叶面积指数模型进行评价，具体为利用统计量相关系数的平方来度量所述叶面积指数模型的数据变异性。

优选地，所述根据对应的双峰直方图确定该子图像的阈值，具体为：

根据对应的双峰直方图采用最佳阈值计算方法确定子图像的阈值；

其中，最佳阈值的计算公式是

其中，μ₁、μ₂——分别为背景和物体的均值；σ——围绕均值的标准偏差；P₁、P₂——分别为背景和物体的概率。

另一方面，本发明提出一种叶面积指数测定装置，其特征在于，包括：

图像获取单元，用于获取待测植被的冠层图像；

图像分割提取单元，用于利用图像处理技术对获取的冠层图像进行图像分割，提取所述冠层图像中的待测植被对应的图像区域；

叶面积指数计算单元，用于计算所述待测植被对应的图像区域的面积与所述冠层图像的总面积的比值，得到所述待测植被的叶面积指数；

叶面积指数模型建立单元，用于对计算出的叶面积指数与实际测得的叶面积指数进行拟合，得到所述待测植被的叶面积指数模型。

优选地，所述图像分割提取单元，具体包括：

所述图像分割提取单元，具体包括：

子图像划分模块，用于将所述冠层图像分成多个子图像，所述多个子图像中任一两个相邻子图像之间具有50％的重叠区域；

直方图制作模块，用于作出每个子图像的直方图，选择直方图为双峰直方图的子图像，根据对应的双峰直方图确定该子图像的阈值；

阈值确定模块，用于根据确定出的子图像的阈值，采用插值法得到所有子图像的阈值；

图像分割模块，用于根据所有子图像的阈值对所述冠层图像进行切割。