CN105674918B - 一种基于图像的植物叶片面积测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于图像的植物叶片面积测量方法，包括如下步骤：采用上表面设有透视校正框及a、b、c、d、e、f、g、h八个红色矩形的装置进行叶片面积的采集；利用PhotoShop的透视裁剪功能，根据相片中透视校正框的A、B、C、D四个顶点对相片进行透视裁剪，实现相片的仿射校正，以使得相片中任意两像素所代表的面积相同；计算图像中不同矩形的面积与已知面积间的变异系数，并对所得的变异系数再次计算变异系数，若变异系数小于2％，则可计算叶片面积，否则需重新对所拍摄的植物叶片图像做仿射校正。本发明使用了面光源，且以背光方式拍摄植物叶片，消除了周围环境光对拍摄的影响，提高了图像的质量。

Description

一种基于图像的植物叶片面积测量方法
技术领域
本发明涉及一种植物叶片面积测量方法，具体涉及一种基于图像的植物叶片面积测量方法。
背景技术
通过对植物叶片面积的测量可获得农作物的叶面积指数，叶面积指数对监测作物长势、估产、指导农业生产具有重要意义。叶片面积的测量有多种方法，其中近年来发展的基于图像的测量叶片面积的方法具有设备简单、效率高、易于推广应用的优势。图像由数码相机采集，通过软件获取图像中叶片的像素数，再根据每个像素代表的面积，即可计算得到图像中叶片的实际面积，软件可使用Photoshop、Matlab、AutoCAD等。拍摄叶片的时候，在叶片旁边放一把尺子，或者将叶片放在网格纸上(网络的大小已知)，这样可根据图像中的尺子或者网络确定每个像素所代表的面积。
图像法测量叶面积的精度主要取决于图像的质量。实际拍摄中，叶片放在底板上，然后上面加盖一块透明盖板以使叶片紧贴在底板上。因叶片具有厚度，在底板上有阴影，此阴影会被采集到图像中，而图像中的阴影与叶片往往难以区分，从而使得所测叶片面积变大；拍摄叶片时，因光线的入射角和拍摄角度问题，图像中可能出现强反光区域，反光区域为白色，若该区域内有叶片，则叶片的信息被掩盖，导致无法准确的测量叶面积；相机采集的图像存在着透视变形现象，即近处的物体大，远处的物体小，在对叶片测量面积时，透视变形使得图像中像素所代表的面积不唯一，从而降低了测量精度。
发明内容
本发明提供了一种基于图像的植物叶片面积测量方法，解决了图像法测量叶面积时图像质量差、测量精度低的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于图像的植物叶片面积测量方法，采用叶片背光拍摄及图像辅助仿射校正装置进行图像采集，叶片背光拍摄及图像辅助仿射校正装置的上表面设有透视校正框及a、b、c、d、e、f、g、h八个红色矩形，每个红色矩形的面积已知，分别记为Sa、Sb、Sc、Sd、Se、Sf、Sg、Sh，透视校正框的四个顶点分别为A、B、C、D，装置内底部安装有面光源，该测量方法具体包括如下步骤：
S1、拍摄时叶片置于透视校正框内，不得遮盖红色矩形，叶片上面加盖一块透明盖板，以使叶片平整，在叶片上方用数码相机拍照，应将透视校正框一并拍在内；
S2、利用PhotoShop的透视裁剪功能，根据相片中透视校正框的A、B、C、D四个顶点对相片进行透视裁剪，实现相片的仿射校正，以使得相片中任意两像素所代表的面积相同；
S3、以红色矩形a为标准，用PhotoShop提取红色矩形a的像素个数记为Na，单个像素所代表的面积为Spixel，则
S4、检验仿射校正效果：
S41、用PhotoShop分别提取红色矩形b、c、d、e、f、g、h的像素个数，分别记为Nb、Nc、Nd、Ne、Nf、Ng、Nk；
S42、将Nb、Nc、Nd、Ne、Nf、Ng、Nh分别与Spixel相乘可得图像中红色矩形b、c、d、e、f、g、h的面积，分别记为Sb_photo、Sc_photo、Sd_photo、Se_photo、Sf_photo、Sg_photo、Sh_photo；
S43、计算Sb_photo与Sb的变异系数、Sc_photo与Sc的变异系数、Sd_photo与Sd的变异系数、Se_photo与Se的变异系数、Sf_photo与Sf的变异系数、Sg_photo与Sg的变异系数、Sh_photo与Sh的变异系数，分别记为CVb、CVc、CVd、CVe、CVf、CVg、CVh；
S44、计算CVb、CVc、CVd、CVe、CVf、CVg、CVh的变异系数，记为CVtotal，若CVtotal≤0.02表示仿射校正效果较好，可进行步骤S5的操作，否则转步骤S2重新做透视裁剪；
S5、设叶片面积为Sleaf，利用PhotoShop提取图像中叶片的总像素数，记为Nleaf，通过以下公式计算叶片面积：Sleaf＝Nleaf×Spixel。
本发明具有以下有益效果：
本发明使用了面光源，且以背光方式拍摄植物叶片，消除了周围环境光对拍摄的影响，提高了图像的质量；对拍摄的图像进行仿射校正，有效的提高了图像法叶面积测量的精度，具有较好的推广应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例中叶片背光拍摄及图像辅助仿射校正装置的立体图。
图2为图1的俯视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例所使用的叶片背光拍摄及图像辅助仿射校正装置如图1-2所示，叶片背光拍摄及图像辅助仿射校正装置的上表面设有透视校正框1及a、b、c、d、e、f、g、h八个红色矩形，每个红色矩形的面积已知，分别记为Sa、Sb、Sc、Sd、Se、Sf、Sg、Sh，透视校正框的四个顶点分别为A、B、C、D，装置内底部安装有面光源，面光源可为多种形式，如呈蜂窝状排列的LED、呈正方形排列的LED、呈三角形排列的LED等。
该测量方法具体包括如下步骤：
S1、拍摄时叶片置于透视校正框内，不得遮盖红色矩形，叶片上面加盖一块透明盖板，以使叶片平整，在叶片上方用数码相机拍照，应将透视校正框一并拍在内；
S2、利用PhotoShop的透视裁剪功能，根据相片中透视校正框的A、B、C、D四个顶点对相片进行透视裁剪，实现相片的仿射校正，以使得相片中任意两像素所代表的面积相同；
S3、以红色矩形a为标准，用PhotoShop提取红色矩形a的像素个数记为Na，单个像素代表的面积为Spixel，则
S4、检验仿射校正效果：
S41、用PhotoShop分别提取红色矩形b、c、d、e、f、g、h的像素个数，分别记为Nb、Nc、Nd、Ne、Nf、Ng、Nh；
S42、将Nb、Nc、Nd、ne、Nf、Ng、Nh分别与Spixel相乘可得图像中红色矩形b、c、d、e、f、g、h的面积，分别记为Sb_photo、Sc_photo、Sd_photo、Se_photo、Sf_photo、Sg_photo、Sh_photo；
S43、计算Sb_photo与Sb的变异系数、Sc_photo与Sc的变异系数、Sd_photo与Sd的变异系数、Se_photo与Se的变异系数、Sf_photo与Sf的变异系数、Sg_photo与Sg的变异系数、Sh_photo与Sh的变异系数，分别记为CVb、CVc、CVd、CVe、CVf、CVg、CVh；
S44、计算CVb、CVc、CVd、CVe、CVf、CVg、CVg的变异系数，记为CVtotal，若CVtotal≤0.02表示仿射校正效果较好，可进行步骤S5的操作，否则转步骤S2重新做透视裁剪；
S5、设叶片面积为Sleaf，利用PhotoShop提取图像中叶片的总像素数，记为Nleaf，通过以下公式计算叶片面积：Sleaf＝Nleaf×Spixel。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于图像的植物叶片面积测量方法，其特征在于，采用叶片背光拍摄及图像辅助仿射校正装置进行图像采集，叶片背光拍摄及图像辅助仿射校正装置的上表面设有透视校正框及a、b、c、d、e、f、g、h八个红色矩形，每个红色矩形的面积已知，分别记为Sa、Sb、Sc、Sd、Se、Sf、Sg、Sh，透视校正框的四个顶点分别为A、B、C、D，装置内底部安装有面光源，该测量方法具体包括如下步骤：
S1、拍摄时叶片置于透视校正框内，不得遮盖红色矩形，叶片上面加盖一块透明盖板，以使叶片平整，在叶片上方用数码相机拍照，应将透视校正框一并拍在内；
S2、利用PhotoShop的透视裁剪功能，根据相片中透视校正框的A、B、C、D四个顶点对相片进行透视裁剪，实现相片的仿射校正，以使得相片中任意两像素所代表的面积相同；
S3、以红色矩形a为标准，用PhotoShop提取红色矩形a的像素个数记为Na，单个像素所代表的面积为Spixel，则
S4、检验仿射校正效果：
S41、用PhotoShop分别提取红色矩形b、c、d、e、f、g、h的像素个数，分别记为Nb、Nc、Nd、Ne、Nf、Ng、Nh；
S42、将Nb、Nc、Nd、Ne、Nf、Ng、Nh分别与Spixei相乘可得图像中红色矩形b、c、d、e、f、g、h的面积，分别记为Sb_photo、Sc_photo、Sd_photo、Se_photo、Sf_photo、Sg_photo、Sh_photo；
S43、计算Sb_photo与Sb的变异系数、Sc_photo与Sc的变异系数、Sd_photo与Sd的变异系数、Se_photo与Se的变异系数、Sf_photo与Sf的变异系数、Sg_photo与Sg的变异系数、Sh_photo与Sh的变异系数，分别记为CVb、CVc、CVd、CVe、CVf、CVg、CVh；
S44、计算CVb、CVc、CVd、CVe、CVf、CVg、CVh的变异系数，记为CVtotal，若CVtotal≤0.02表示仿射校正效果较好，可进行步骤S5的操作，否则转步骤S2重新做透视裁剪；
S5、设叶片面积为Sleaf，利用PhotoShop提取图像中叶片的总像素数，记为Nleaf，通过以下公式计算叶片面积：Sleaf＝Nleaf×Spixel。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106482643B (zh) * 2016-06-30 2019-12-17 江苏省家禽科学研究所 鸡冠大小和颜色测定板及测定方法
CN113624165A (zh) * 2021-08-09 2021-11-09 海南青峰生物科技有限公司 一种基于5g及图像识别的水稻叶片面积测量装置和方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4832495A (en) * 1987-10-13 1989-05-23 Adolph Coors Company Apparatus for measuring opaque medium coverage of a translucent sheet
CN103649997A (zh) * 2011-07-13 2014-03-19 高通股份有限公司 用于校准成像装置的方法和设备
CN103644865A (zh) * 2013-11-08 2014-03-19 广东出入境检验检疫局检验检疫技术中心 基于数字图像分析的平面面积测量方法
CN103791861A (zh) * 2014-02-10 2014-05-14 黑龙江省森林与环境科学研究院 一种植物叶面积无损测定方法
CN103793708A (zh) * 2014-03-05 2014-05-14 武汉大学 一种基于仿射校正的多尺度车牌精准定位方法
CN105136070A (zh) * 2015-08-21 2015-12-09 上海植物园 利用电子设备测量植物叶面积的方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS595910A (ja) * 1982-07-01 1984-01-12 Toppan Printing Co Ltd オフセツト印刷版の絵柄面積率を測定する装置
JPH1090066A (ja) * 1996-09-12 1998-04-10 Yazaki Corp 植物葉面撮影装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4832495A (en) * 1987-10-13 1989-05-23 Adolph Coors Company Apparatus for measuring opaque medium coverage of a translucent sheet
CN103649997A (zh) * 2011-07-13 2014-03-19 高通股份有限公司 用于校准成像装置的方法和设备
CN103644865A (zh) * 2013-11-08 2014-03-19 广东出入境检验检疫局检验检疫技术中心 基于数字图像分析的平面面积测量方法
CN103791861A (zh) * 2014-02-10 2014-05-14 黑龙江省森林与环境科学研究院 一种植物叶面积无损测定方法
CN103793708A (zh) * 2014-03-05 2014-05-14 武汉大学 一种基于仿射校正的多尺度车牌精准定位方法
CN105136070A (zh) * 2015-08-21 2015-12-09 上海植物园 利用电子设备测量植物叶面积的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《利用数码相机和Photoshop软件非破坏性测定叶面积的简便方法》;肖强 等;《生态学杂志》;20050630;第24卷(第6期);第711-714页 *
《基于 ArcMap 的赤峰杨叶面积信息提取方法》;吴雪琼 等;《东北林业大学学报》;20130831;第41卷(第8期);第57-60页 *

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