[发明专利]基于图像技术的挺水植物生长信息提取方法

说明书

一种基于计算机图像技术的挺水植物生长及形态变化的信息提取方法。将定期采集的植物正面、两个侧面以及背面四个面的图像文件(数码照片)导入程序，显示在计算机屏幕上，程序将屏幕坐标转换成实际坐标；用户通过人机互动的软件操作获取图像中植物轮廓(通过图像边缘识别实现)及植株大小(通过植株四个面投影面积平均值表征)；将同组图像信息相对时间轴表示，可绘制出植物生长曲线。本发明的优点在于：结合数码成像原理，采用计算机图像技术，在Visual C++环境下设计开发软件，对挺水植物的生长进行监测，对挺水植物不造成任何破坏。

技术领域

本发明涉及的基于计算机图像技术的挺水植物生长及形态变化信息提取方法及程序，实现对挺水植物的“无损伤式”监测。

背景技术

植物生长信息采集是精细农业、高效园艺的基本环节。实现对植物的生长信息数据的采集，对生长环境中出现的异常情况进行监控，对植物的生产管理具有重要的保障作用。目前对于植物生长的研究，传统方法为在灌溉挺水植物前后将整株植物挖出称干重，这种植物生长信息提取的方法繁琐并且不能监测植物生长的过程。

本发明的目的在于提供这样一种挺水植物生长过程监测的方法：通过数码相机成像，定期对植物正面、两个侧面以及背面四个面进行图像采集；将图像文件导入程序，显示在计算机屏幕上，用户通过人机互动的软件操作获取图像中植物轮廓(通过图像边缘识别实现)及植株大小(通过植株四个面投影面积平均值表征)；将同组图像信息相对时间轴表示，可绘制出植物生长曲线。

发明内容

本发明提出的目的通过以下方案来实现：1)图像采集。采用数码相机，针对所研究的挺水植物的正面、两个侧面以及背面四个面进行有背景并参照物式图像采集，以避开背景杂色对信息提取的影响，并可尽量减免照相过程中由于拍摄远近、焦距调节等因素带来的成像缩小比例不一致问题。2)图像导入及轮廓提取。用操作DIB的Win32 API函数在计算机屏幕上显示带有数据信息的图像位图文件；计算机通过图像边缘检测函数自主识别得到图像轮廓图，用户通过鼠标点击植物轮廓线中的任意一点可将整个植物轮廓从错综复杂的轮廓线中提取出来，并将信息列表转化成txt文件输出。3)植株大小定量。利用照片中参照物对图像进行坐标转换，得到像素点间长度换算因子及像素块面积换算因子；植株大小通过植株投影面积表征，植株投影面积通过图像中绿色像素数统计并结合像素块面积换算因子换算而得，并将对植物四个面采集的信息取平均值。

所述对挺水植物进行有背景并参照物式图像采集采用了这样的方法：选取尺寸远大于植株大小的正红纯色矩形板作背景，矩形板左上角位置水平钉上15.0cm×2.0cm纯白色参照矩形条，右下角位置垂直钉上10.0cm×2.0cm纯白色参照矩形条，图像采集时将背景板尽量紧贴近植物，并保持背景板底边平行于地面，竖边与地面垂直。

所述挺水植物轮廓提取采用了这样的方法：自主识别与人机互动相结合。建立的CDib位图操作类库中包含各种算法的图像边缘检测函数，用户可选取最合适的函数命令计算机进行图像边缘自主识别；所得图像轮廓图包含多条轮廓线及一些不相关信息，用户可以在线提取模式下，通过鼠标点击所需提取的轮廓线中任意一点，软件从这一点出发进行迭代搜索将植物轮廓线一次提取出来。

所述坐标转换采用了这样的方法：坐标转换模式下，鼠标分别点击水平参照矩形条/垂直参照矩形条的两端点，在对话框中输入实际长度15cm/实际长度10cm，得到电脑屏幕上图像显示的水平标度/垂直标度，即得到像素点间距离的换算因子，像素块面积换算因子即为水平标度与垂直标度的乘积。

所述植株大小定量采用了这样的方法：通过软件计算将图像的RGB色彩属性模式转化为HSV色彩属性模式，测试若干像片后选取HSV颜色模式下H分量(色相)在120°附近即区间[75°，165°]中的点为绿色，二重循环扫描图像获得图像中绿颜色像素点集，即为植株投影面积像素集；结合坐标转换因子将像素块面积换算为实际投影面积。

与现有的方法相比，本发明的优点在于：