[发明专利]植物株高自动测量装置及方法

权利要求书

1、植物株高自动测量装置，包括皮带(1)、调速电机(2)、气泵(3)、气动装置(4)、CCD相机(5)、背景幕布(6)、电动旋转台(7)、图像采集卡(8)、旋转台控制器(9)、计算机(10)，其特征在于：架设的皮带(1)与调速电机(2)相连，气泵(3)位于皮带外部并与皮带内侧边缘的气动装置(4)相连，在气动装置(4)旁的皮带中部装配一个电动旋转台(7)，电动旋转台(7)与旋转台控制器(9)相连，旋转台控制器(9)又通过串口与计算机(10)相连，CCD相机(5)利用三脚架支持并固定，其镜头正对电动旋转台(7)和背景幕布(6)，CCD相机(5)、电动旋转台(7)及背景幕布(6)的中心在同一条直线上，CCD相机(5)通过数据接口与图像采集卡(8)相连，图像采集卡(8)则通过PCI插槽与计算机(10)连接。

2、植物株高自动测量方法，按以下步骤进行：(1)将盆装植物放入皮带上输送至电动旋转台时，由气泵带动气动装置将水稻推上电动旋转台，计算机控制旋转台旋转，由CCD相机拍摄每个角度下植株的RGB彩色图片，再由数字传输线通过图像采集卡传送入计算机；(2)计算机通过株高提取算法后得植株高度。

3、根据权利要求2所述的植物株高自动测量方法，其特征在于：株高提取算法按以下步骤进行：遍历全部角度的叶片图像，找出每个角度的最长叶片的投影长度记为每个角度的植株投影株高，这些投影株高的最大值就是这个植株的株高。

4、根据权利要求2所述的植物株高自动测量方法，其特征在于：每个角度的植株投影株高按以下步骤进行得到：(1)将单个角度下的RGB图像，按绿色(G)和蓝色(B)光的强度进行分量提取，对植株图像的每个像素进行判断，如果该像素的绿色分量大于蓝色分量，则将该像素判定为绿色，反之如果蓝色分量大于绿色分量，则将像素定为蓝色，以此来对植株的绿叶部分进行提取，将绿叶从图像中分割出来，经图像分割后可得到只含有绿叶部分的二值图像；(2)然后对二值图经过骨架提取和路径搜索算法，得该角度下植株投影株高。

5、根据权利要求4所述的植物株高自动测量方法，其特征在于：所述路径搜索算法按以下两步进行：

(1)、寻找叶片的起始端：假定图像的规模为H×W，i、j分别代表图像的行、列坐标，P(i，j)为图像中坐标为(i，j)像素点的值为0或1，当开始搜索叶片起始端时，用3×3模块遍历图像中(H-2)×(W-2)的区域，i从2至H-1，j从2至W-1开始遍历，在对(i，j)点判别时，计算点P(i，j)领域3×3范围内二值图像像素总合按公式(5)，如果Px(i，j)的值为2，则表明点(i，j)只与一个方向相联，并且该点不在叶片路径的中部；如果Px(i，j)的值为1，则表明点(i，j)为孤岛，可以不予理会或者将其删除；如果Px(i，j)的值大于2，则表明点(i，j)为路径中部或处于与其他叶片路径的交汇处，不是叶片起始端；

Px(i,j)=Σm=-11Σn=-11P(i+m,j+n),(i∈[2,H-1],j∈[2,W-1])---(5)]]>

(2)由起始端开始进行遍历：将所有满足Px(i，j)＝2的点标记为PLs，起始点时Index＝1，Index(i，j)、Ls为搜索到叶片起始端的序号，Index为序号，Ls为叶片遍历到点的序号，然后从PLs，1(i，j)开始与3×3模块作点乘运算，得到方向函数PD如式6，并将原图像中当前位置P(i，j)清零，从方向函数PD中可以得到如下有用信息：1)如果∑PD的值等于1则表明应该继续往后遍历，假定此时在PD矩阵中(m，n)位置处为“1”，则这下一个路径点应为P(i+m-2，j+n-2)，标记为PLp，Index+1(i+m-2，j+n-2)；2)如果∑PD的值大于1，则到达了与其他叶片路径的交汇处，便停止对此叶片的路径搜索；3)如果∑PD的值等于0，则表明此路径是与植株分离的，不应该算作叶片，应撤销对此路径的标记，

PD=P(i-1,j-1)P(i-1,j)P(i-1,j+1)P(i,j-1)PLp,Index(i,j)P(i,j+1)P(i+1,j-1)P(i+1,j)P(i+1,j+1)·111101111---(6).]]>