[发明专利]一种基于数码相机图像的叶面积测量方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及植物叶面积测量技术领域，具体为一种基于数码相机图像的叶面积测量方法。

【背景技术】

叶面积测量，就是指测量出单张叶片的面积。因为叶片是植物进行光合作用、蒸腾作用的重要器官，因此叶片的发育状况是评价植物生长状况的重要指标，而叶片面积是评价叶片状况的指标之一。叶面积经常被用于遗传育种、作物栽培等方面的研究。

目前有多种叶面积测量的方法，较常用的方法有叶面积仪法、方格坐标纸法、剪纸称重法、图像像素法等。叶面积仪法即是采用叶面积仪进行测量，但由于叶面积仪较为昂贵，成本较高，目前仍难以推广。方格坐标纸法和剪纸称重法都需要人工画出或剪出叶片边缘，较为费工、费时，如果叶片边缘复杂则误差较大。图像像素法，指的是通过数码相机拍摄叶片和已知面积的参照物，通过图像中的叶片与参照物的像素比例，进而计算出叶片的面积。目前该方法多是通过Photoshop软件的魔棒工具选取图像中的叶片和参照物，用直方图工具读取像素值，操作上仍较费工、费时，且人为误差不确定。

【发明内容】

针对以上，本发明通过一种基于数码相机图像的叶面积测量方法，利用数码相机拍摄平放在白色背景上和红色标尺旁的绿色叶片，制作用于测算绿色叶片面积的数码图片。利用图片中的绿、蓝两通道的色值G与B，根据绿色叶片、白色背景、红色标尺的光谱反射特征，设置分类条件，采用决策树的分类方式，识别出图片中的绿色叶片部分和红色标尺部分。根据实际测量的红色标尺的面积，以及图片中绿色叶片与红色标尺的像素个数的比例，测算出绿色叶片的面积。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于数码相机图像的叶面积测量方法，包括以下步骤：

(1)制作颜色为红色的比对标尺；

(2)将需要测量的叶片及比对标尺平铺在白色背景上，叶片不能遮挡比对标尺，使用数码相机获取叶片和比对标尺的彩色图像；

(3)根据所获取彩色图像每个像素中的G与B，判断识别出叶片和标尺的区域；

(4)分别统计叶片和标尺的像素个数，计算出叶片面积。

进一步的，所述比对标尺为红色方块，通过测量长宽计算出比对标尺面积。

进一步的，所述判断识别出叶片和标尺的区域方法为：分别判断每个像素的G/B是否大于1-1.1，G/B是否大于0.75-0.85，当G/B大于1-1.1时该处判定为绿色叶片，当G/B不大于1-1.1且G/B大于0.75-0.85时该处判定为白色背景，当G/B不大于0.75-0.85时该处判定为红色标尺。

进一步的，所述获取叶片和比对标尺的彩色图像方法为：垂直向下拍摄叶片和比对标尺，叶片不能遮挡比对标尺，图片范围内只允许出现叶片、比对标尺和白色背景；拍摄时设置数码相机闪光灯关闭状态，使用自动拍照模式，白平衡、曝光值均采用自动调节模式，且保证光线充足，避免图片中出现阴影。

进一步的，所述计算叶片面积方法为：叶片面积＝叶片像素数/标尺像素数×标尺面积。

进一步的，使用图像处理软件获取所述彩色图像中的G与B，所述图像处理软件为ENVI或ERDAS IMAGINE。

本发明还提供一种基于数码相机图像的叶面积测量系统，包括比对标尺、白色背景、数码相机、图像处理模块、判断识别模块和计算模块，

所述比对标尺为红色方块用于与叶片作比对；

所述白色背景为比对标尺和叶片拍照的背景；

所述数码相机用于获取比对标尺和叶片的彩色图像；

所述图像处理模块用于获取彩色图像中每个像素的G与B；

所述判断识别模块用于根据所述彩色图像中每个像素的G与B判断出叶片及比对标尺的区域；

所述计算模块用于统计叶片及比对标尺的像素个数，计算出叶片面积。

进一步的，所述判断识别模块识别出叶片和标尺的区域方法为：分别判断每个像素的G/B是否大于1-1.1，G/B是否大于0.75-0.85，当G/B大于1-1.1时该处判定为绿色叶片，当G/B不大于1-1.1且G/B大于0.75-0.85时该处判定为白色背景，当G/B不大于0.75-0.85时该处判定为红色标尺。