[发明专利]一种基于手持设备的植物叶片含氮量测量方法和装置

摘要

本发明公开一种基于手持设备的植物叶片含氮量测量方法和装置，属于植物叶片含氮量测量领域。该方法通过手持设备一体化完成对叶片拍照、图像处理和计算，获得叶片的含氮量。该装置包括一个安装有叶片含氮量测量软件的手持设备（4）、一块背景板（1）和一个标定色块组（2）。标定色块组（2）和被测植物叶片（3）分别置于背景板（1）上的不同位置，手持设备（4）位于背景板（1）的正上方。背景板（1）正面的颜色区别于被测植物叶片（3）颜色，标定色块组（2）固定在背景板（1）上，颜色区别于背景板（1）正面颜色及被测植物叶片（3）颜色，且颜色信息已知。该方法和装置能快速、方便、现场实时地测定植物叶片含氮量。

主权项

1.一种基于手持设备的植物叶片含氮量测量方法，其特征在于，按照如下步骤进行：（1）选择拍摄背景与标定色块组：选择一块与被测植物叶片颜色相区别的且绿色分量为零的纯色不透明平板作为背景板（1）；在背景板（1）上固定一个标定色块组（2），标定色块组（2）由多个不同颜色的纯色色块构成；标定色块组（2）各色块的颜色不同于背景板（1）和被测植物叶片（3），且标定色块组（2）各色块的颜色特征信息已知；（2）植物叶片图像的采集：将被测植物叶片（3）放在背景板（1）正面，且与标定色块组的位置临近；通过运行安装在手持设备（4）中的植物叶片含氮量测量软件调用摄像头进行拍摄，采集在背景板（1）区域内包含被测植物叶片（3）和标定色块组（2）在内的完整的图像，并将图像保存在手持设备（4）的存储卡中；（3）植物叶片图像特征信息的提取：在手持设备（4）中通过植物叶片含氮量测量软件的数字图像处理程序提取植物叶片（3）区域的颜色特征信息；具体包括以下步骤：通过图像滤波、图像色彩校正、图像裁剪和图像分割，将植物叶片（3）区域从背景中分割；通过遍历被测植物叶片（3）区域，统计植物叶片（3）区域的颜色特征信息；所述图像滤波采用线性滤波法，线性滤波的算法如下：①分别于每一个通道下，从左到右，从上到下顺序遍历图像的每一个像素(x, y)；②把模板算子的中心与该像素(x, y)重叠，把该像素与模板进行卷积运算，把运算的结果作为输出图像在该通道下对应像素的灰度值；③如果所有像素都处理完毕，则算法结束，否则转向①；所述图像色彩校正采用基于标定色块组的图像色彩校正方法，基于标定色块组的图像色彩校正方法的算法如下：①通过阈值分割图像中的标定色块组中的灰度色块，遍历灰度色块区域，分别统计R通道的均值、G通道的均值和B通道的均值；②求出、和的均值，并分别求出RGB三通道的灰度校正系数、和；③分别通过阈值分割方法，分割图像中标定色块组中的标准红色色块、标准绿色色块和标准蓝色色块，并分别统计标准红色色块R通道均值、标准绿色色块G通道均值和标准蓝色色块B通道均值，求出RGB三通道的颜色校正系数r，g和b；④用灰度校正系数、、和颜色校正系数r，g、b分别对图像的R通道像素点、G通道像素点和B通道像素点进行校正；校正完成后重新整合成RGB图像；所述图像裁剪，是通过阈值分割法，分割标定色块组中黑色色块，遍历黑色色块区域，并根据黑色色块区域在图像中的位置特征，将图像中标定色块组以上的区域裁剪掉；所述图像分割是采用特征阈值分割法进行，本方法采用特征阈值分割法的算法如下：①根据背景色的颜色特征与植物叶片区域的颜色特征选择特征阈值T；②根据分割阈值T对图像进行二值化，得到图像分割的掩膜：③利用掩膜对图像进行按位与操作，对图像R通道像素点、G通道像素点和B通道像素点进行与操作，得到目标区域；；（4）植物叶片含氮量的计算：在植物叶片含氮量测量软件中根据已经建立并存储于手持设备中的植物叶片（3）含氮量与经过滤波降噪、基于标定色块组的多色校正后提取的植物叶片（3）颜色特征信息之间的数学模型计算植物叶片（3）含氮量；（5）测量结果显示：在植物叶片含氮量测量软件界面中显示测量结果；所述的植物叶片是所有种类的植物叶片。