[发明专利]一种用于提高精度的多叶面积测量方法

说明书

本发明公开了一种高精度多叶面积测量方法，包括以下步骤：预先拍照准备；图像采集；图像几何校正；图像分割和二值化；亚像素边缘提取；计算载物台和叶子有效像素；去除孤立噪点；叶面积计算。本发明采用了图像亚像素边缘提取技术提高了叶面积的测量精度；本发明利用图像处理技术自动进行叶面积的计算从而提高了测量效率。

技术领域

本发明属于作物生长信息测量技术领域，具体地说，涉及一种用于提高精度的多叶面积测量方法。

背景技术

叶片是植物重要的光合器官，也是植物进行蒸腾的主要场所，其面积大小对植物的生长发育、作物产量以及栽培管理都具有十分重大的影响。因此，获取精确的农作物的叶面积是生态农业信息检测领域重要的研究任务之一，对于评估作物的长势和建立植物生长模型有着非常重要的研究意义。

叶面积测量常规的比较成熟的方法有坐标纸法、复印称重法、测定叶片长宽建立回归方程法、叶面积仪测定法等。坐标纸法和复印称质量法需要人工画出或剪出叶子边缘，工作量大、操作复杂、应用不广，如果叶子边缘形状复杂则误差较大。测定叶片长宽建立回归方程法需要从大量的叶片中提取叶子形状参数，建立计算叶面积回归方程，该方法都需要人工收集大量样本，进行手工测量，程序繁琐且精度不高。叶面积仪测量法速度快，但其价格昂贵，维修不方便，测量精度受作物群体结构影响较大，并且不适于过长过宽的叶片面积测量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于提高精度的多叶面积测量方法，该测量方法包含特别设计的载物台和图像处理算法软件，利用手机或数码相机拍摄载物台上的叶片，经过图像几何校正、图像亚像素边缘提取和图像分割等图像处理算法，分别得到叶子的有效像素数、载物台背光板的有效像素数，载物台背光板的面积精确已知，根据绿色叶子和载物台背光板的像素个数的比例，测算出绿色叶片的面积。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种用于提高精度的多叶面积测量方法，包括以下步骤：

步骤1、预先拍照准备：将多个叶片放置在载物台上，用玻璃盖板盖住叶子，接通载物台平行光源的电源，整个载物台面板呈现出白色高亮背景，叶子的图像颜色呈现出绿色；

步骤2、图像采集：用手机或数码相机正对着载物台面板，使得相机视场能够覆盖整个载物台，调整好焦距进行拍照，图像要求清晰、没有出现抖动模糊；

步骤3、图像几何校正：用移动端图像处理APP软件或PC端图像处理软件对拍照图像进行处理，首先识别出载物台4个顶点和中心标识点在图像上所对应的位置，然后对图像进行几何校正；

步骤4、图像分割和二值化：用移动端图像处理APP软件或PC端图像处理软件，对图像进行分割和二值化处理，使得背景和目标分离；

步骤5、亚像素边缘提取：用移动端图像处理APP软件或PC端图像处理软件对图像进行处理，首先用canny算子对图像边缘进行像素级粗定位，然后进行亚像素边缘提取；

步骤6、去除孤立噪点：根据不同作物及照片分辨率的大小设置不同的矩阵；

步骤7、载物台和叶子有效像素的计算：在进行图像分割时首先将载物台外围图像去除掉，留下载物台部分的图像，其中绿色叶子图像包含在载物台图像里面；根据图像分割、二值化及亚像素边缘提取结果，载物台和叶子图像被分割成独立闭合的区域，通过计算机计数，分别算出构成载物台独立闭合区域有效像素数P_Z和叶子独立闭合区域有效像素数P_L；

步骤8、叶面积计算：已知载物台的面积是S，通过图像处理得到叶子的有效像素数是P_L，通过图像处理得到载物台的有效像素数是P_Z，则叶面积的计算公式是：