[发明专利]一种玉米植株叶倾角的提取处理方法

摘要

本发明提供了一种玉米植株叶倾角的提取处理方法。包括采集数据，确定缩放系数，利用计算机进行图像处理，获取玉米植株的所有叶片的倾角分布，给出了玉米植株叶倾角分布函数拟合曲线。其集数字成像技术、计算机图像处理技术、数学形态学、Matlab软件图像工具处理模块与编程语言为一体，进行玉米植株叶倾角分布的提取处理。本发明的玉米植株叶片倾角度分布的处理方法得到的玉米植株叶倾角分布函数拟合曲线与实际测量叶倾角分布数据具有高度一致性。本发明的方法具有处理速度快，吻合性高、成本低、可重复性强、可以大面积采样，给出了玉米植株叶倾角分布函数，为作物生态研究、电磁散射建模和遥感参数反演的应用提供技术支撑。

主权项

1.一种玉米植株叶倾角的提取处理方法，步骤和条件如下：A.采集数据：利用数字照相机获取单一背景条件下的、在玉米茎上打上固定距离的两个标记点的玉米植株的数字彩色图像；B.确定缩放系数：把数字彩色图像标记点建立的图像像素点距离与实际距离的比值，定义为缩放系数k；C.利用计算机进行图像处理：(1)图像裁剪：提取数字彩色图像中包含整个玉米植株的最小图像；(2)图像灰度化：将裁剪之后的数字彩色图像转换为灰度图像；(3)图像二值化：将灰度图像转换为黑白二值图像；(4)进行黑白二值图像的数学形态学操作提取整个玉米植株的骨架图像；(5)提取玉米植株叶片骨架图像；D、获取玉米植株的所有叶片的倾角分布：(1)获取玉米植株的每个叶片的像素坐标数据：利用贴标签方法将步骤C得到的黑白二值图像的叶片骨架图像分为不同的区域，区域数目等于叶片的数目n，建立二维数组A_ij(x_i，y_i)，数组所有元素都初始化为0，j表示第j个叶片，j的取值范围为[1，n]，n为大于1的整数；i为第j个叶片骨架包含的第i个像素点，i的取值范围为[1，m]，m为大于1的整数；按叶片骨架上坐标点的排列顺序，将每个叶片的所有像素点坐标(x_i，y_i)存储到对应的数组A_ij(x_i，y_i)中；(2)坐标数据转换：将步骤B得到的缩放系数k与数组A_ij(x_i，y_i)中存储的叶片像素坐标数据相乘，得到叶片的实际坐标数据，存放于数组B_ij中，B_ij＝k×A_ij；(3)按叶片取样间隔M对叶片进行分段，并计算每段叶片的叶倾角；每个分段的叶倾角θ的具体计算公式如下：其中，为此分段叶片起点和终点坐标构成的向量，为x轴正方向的单位向量；(4)重复步骤(3)，直至玉米植株的所有叶片的叶倾角提取处理完毕；(5)获取玉米植株所有叶倾角以及其分布函数；对所有得到的叶倾角以3°为间隔进行统计，对统计结果进行归一化处理，得到每3°区间角度的概率分布，画出对应的直方图；进行函数拟合，得到叶倾角分布函数。