[发明专利]基于多元正态分布统计和水平集变分法的叶面积自动测量系统

权利要求书

1.基于多元正态分布统计和水平集变分法的叶面积自动测量系统，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制作拍照载物平台；

（2）图像采集；

（3）图像校正；

（4）初始水平集确定；

（5）采用基于多元正态分布统计和水平集变分法的彩色图像分割方法实现叶片图像、参照物、背景图像的分割；

（6）叶面积计算。

2.基于多元正态分布统计和水平集变分法的叶面积自动测量系统，其特征在于，系统包括图像采集系统和图像处理系统，图像采集系统包括拍照载物平台和图像采集设备，图像采集设备为手机或数码相机；图像处理系统包括电脑、图像处理软件及其图像处理程序。

3.根据权利要求2所述的叶面积测量系统，其特征在于，拍照载物平台由背景板、塑料盖板、夹子组成；背景板要求如下：背景板为带黑色边框的白色矩形硬质木板，其中黑色边框宽度为1cm，白色矩形内部右上侧印制红色方形参照物，背景板的大小和红色参照物的面积根据测量的叶片大小确定；为实现叶片面积的非离体测量，塑料盖板采用软质、透明、反光小的塑料。

4.根据权利要求2所述的叶面积测量系统，其特征在于，利用图像采集设备拍照时，将植物叶片平铺在背景板上白色矩形中间位置且不能覆盖红色参照物，也不能超出白色矩形区域，用塑料盖板覆盖叶片并用夹子夹紧；用手机或数码相机拍照获取图像，拍照时注意相机视场覆盖整个背景板，拍照应清晰且防止出现抖动模糊现象。

5.根据权利要求1所述的叶面积测量系统，其特征在于，图像处理软件利用背景板黑色边框确定白色内接矩形的四个顶点坐标，通过这四个顶点坐标及校正后的四个新的顶点坐标建立映射关系式，从而校正拍摄过程中产生的畸变；图像校正的同时，去除背景板黑色边框及外围图像，留下白色矩形区域内图像。

6.根据权利要求1所述的叶面积测量方法，其特征在于，利用色调信息确定绿色叶片图像和红色参照物的大致区域，并利用画圆的方式在两个区域内确定叶片和参照物两个图像的初始水平集，圆的大小和个数可根据叶片与参照物图像的大小进行调节。

7.根据权利要求1所述的叶面积测量系统，其特征在于，所述图像分割方法为：通过提取图像信息构建能量函数如公式1所示，并得到与能量函数对应的曲线演化方程如公式2和公式3；最后通过水平集方法将初始曲线沿能量下降最快的方向进行演化，从而得到最佳轮廓线；具体的分割过程为利用公式2所示演化方程对初始水平集进行曲线演化得到叶片和参照物图像的大致轮廓，再通过公式3所示演化方程得到叶片和参照物图像的最终轮廓曲线，从而实现图像分割；公式2所示演化曲线方程演化速度快，但收敛性差，精度相对较低，公式3所示演化方程演化速度慢，但收敛性好、精度高，本发明专利采用两种演化方程结合的方式进行分割曲线演化，演化速度快，精度高并且两个演化曲线的迭代次数可以根据分割效果调节以得到最佳的分割效果；

其中当Φ_j≤0时，

Φ_j＞0时，