[发明专利]基于图像的双波长植物叶片叶绿素含量检测方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于图像的双波长植物叶片叶绿素含量检测方法和装置，属于成分检测技术领域。解决的技术问题是提供一种成本低廉、结果稳定的植物叶片叶绿素含量检测方法和装置。组成结构包括蓄电池、充电口、检测光源开关、参考光源开关、检测光源、参考光源、铰链、叶片透光口、壳体、相机孔、智能手机。通过拍摄检测波长和参考波长光照射下植物叶片的图片，利用编写的软件提取出叶子部分，计算出检测波长和参考波长照射下图像叶子部分的平均光强I_检测和I_参考，通过植物叶片叶绿素含量与I_检测和I_参考之间关系的数学模型，计算出其叶绿素含量并显示出来。本发明可以快速检测植物叶片叶绿素含量，为按需施肥提供依据。

技术领域

本发明涉及光学成分检测技术领域，特别涉及基于图像的双波长植物叶片叶绿素含量检测方法和装置。

背景技术

叶绿素是绿色植物进行光合作用不可或缺的成分，不同生长期植物叶片叶绿素的含量一定程度上可以反映绿色植物的健康情况。我国存在较为严重的化肥滥用现象，通过监测绿色植物叶片的叶绿素含量可以为按需施肥提供依据。植物叶片叶绿素含量检测的传统方法有分光光度法，SPAD仪法等。分光光度法结果准确，但需要将叶片研磨，并且需要较多的仪器、试剂，检测时间较长。SPAD仪法检测速度快，但需要使用昂贵的SPAD仪，成本较高。

中国专利公开号CN105574516A，公开日2016年05月11日，发明创造名称为“可见光图像中基于logistic回归的观赏凤梨叶绿素检测方法”，该申请公开了“一种观赏凤梨的叶绿素检测方法，主要是在观赏凤梨叶片的可见光图像中，通过采样区域聚类，建立 R 、 G 、B 数值与叶绿素含量之间的 logistic 回归模型，并使用该回归模型估算观赏凤梨叶片叶绿素含量值。”类似的研究在周超超2014年题为“基于Android手机平台的玉米叶片含氮量检测方法研究”的硕士论文中也有涉及，文中31页指出玉米叶片图像的R 、G 、B值与反映叶绿素含量的SPAD值的相关性系数分别为0.4907、0.1497、和0.6849，经过颜色校正的玉米叶片的Rs 、 Gs 、 Bs值与其SPAD值的相关性系数分别为0.2081、0.7557、0.2044。在该发明中，没有考虑光源发色倾向对观赏凤梨叶片图像的影响，因此检测精度和稳定性较低。

中国专利公开号CN104266970A，公开日2015年01月07日，发明创造名称为“三波长漫反射光学叶绿素检测装置”，该申请公开了“一种三波长漫反射光学叶绿素检测装置，包括嵌套，插装于所述嵌套内的检测单元；扣合在所述检测单元顶部的密封盖；其特征在于：所述检测单元包括自土而下开设有三级阶梯孔的圆柱体，所述圆柱体的上端为沿径向外延的因台体结构，所述圆台体的下台面开设有防水环形槽；位于圆台体下方的圆柱体外用面上对称于圆柱体轴线向上倾斜51° -53°均布开设有六个斜孔，所述每个斜孔均与所述第一级阶梯孔相通；所述六个斜孔中相对的两个斜孔为一组；每组中的一个斜孔内自土而下依次设置有凸透镜、 LED 光源，另一个斜孔内设置有吸光材料；位于第二级阶梯孔内设置有聚光透镜并通过环套运位；位于第三级阶梯孔内设置有光探测器。”其不足之处在于装置结构复杂，制造成本较高。