CN203163698U - 基于图像处理的植物叶片厚度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于图像处理的植物叶片厚度测量装置，包括叶片固定装置和设置在叶片固定装置正上方的图像采集装置，叶片固定装置设置在下支撑面板上，上支撑面板通过支架设置在下支撑面板上，图像采集装置设置在叶片固定装置正上方的上支撑面板上。本实用新型结构简单，操作容易，能够快速、准确地测量待测叶片的厚度。使用本实用新型能够快速高效精确的测量植物叶片的厚度，为农业科研人员进行科学研究提供了参数测量记录的有效的手段。

Description

基于图像处理的植物叶片厚度测量装置

技术领域

本实用新型属于植物叶片厚度测量装置，具体地说涉及一种通过图像处理技术实现叶片厚度的测量装置。 

背景技术

   植物叶片厚度对水分变化最为敏感，所以植物叶片的厚度变化可以更好地反映植物体内水分的状况。因此，需要一种快速高效精确的植物叶片厚度测量方法，为农业科研人员进行科学研究提供了参数测量记录的方便。目前测量植物叶片厚度的方法主要有以下几种: 

(l)卡尺测量法：

把待测叶片放置在装置的叶片夹处，使用卡尺或者使用螺旋测微器(千分尺)挤压叶片，在刻度盘处，通过指针指示的数值进行直接读数，便得到叶片厚度。本方法受限于机械操作，存在一定的误差，且效率较低。

(2) 切片测量法： 

将待测叶片做成切片放在显微镜下，用测微尺测量其厚度。此方法精度较高，但效率较低，且设备依赖性较强。

(3)比叶重计算法： 

比叶重(Specific Leaf Weight, SLW）是指单位叶面积的叶片重量（干重或鲜重）。测量过程相对繁琐，周期较长。

(4) 电路传感器测量： 

把待测植物叶片厚度变化当成微位移量变化来测量，就可转化为传统非电量进行检测。当铁磁线圈的位置变化引起磁场的变化，通过测量磁场变化达到测量位移的目的。常选用测量力相对较小的线性差动电感器测量，以提高精度。本方法后期设备维护不方便。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述不足提供一种基于图像处理的植物叶片厚度测量装置，能够高效、准确的测量叶片厚度。      

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于图像处理的植物叶片厚度测量装置，包括叶片固定装置和设置在叶片固定装置正上方的图像采集装置，叶片固定装置设置在下支撑面板上，上支撑面板通过支架设置在下支撑面板上，图像采集装置设置在叶片固定装置正上方的上支撑面板上，所述叶片固定装置包括设置在下支撑面板上的两个正方体挤压体，在两个正方体挤压体上均设置有与正方体挤压体颜色有明显对比颜色的单位面积正方形参照体，两个单位面积正方形参照体是以两个正方体挤压体之间的缝隙为对称轴对称设置在两个正方体挤压体上，两个正方体挤压体由弹性套圈套紧。

上述的基于图像处理的植物叶片厚度测量装置，所述图像采集装置包括设置在两个正方体挤压体的缝隙正上方的上支撑面板上的摄像装置。 

上述基于图像处理的植物叶片厚度测量装置，在两个正方体挤压体外侧的下支撑面板上均设置有垂直刻度线。 

上述基于图像处理的植物叶片厚度测量装置，所述正方体挤压体是纯白色正方体挤压体，单位面积正方形参照体是纯黑色单位面积正方形参照体。 

上述基于图像处理的植物叶片厚度测量装置，所述支架是四根均匀分布在下支撑面板四个角上的支撑杆构成，支撑杆与下支撑面板之间的夹角是锐角，上支撑面板设置在四个支撑杆的顶部。 

采用上述技术方案，本实用新型有以下优点：本实用新型结构简单，操作容易，能够快速、准确地测量待测叶片的厚度。装置的四个支架为独立的支撑杆，起到固定图像获取设备到待测样本间的距离的作用，同时保证了光线的通过；在每个正方体挤压物的表面各放置一个单位面积正方形参照物，使用双参照物保证了后期测量统计的精度；控制系统的图像处理技术提高了测量的效率和精度。在统计叶片切片宽度时采用左右边缘点横坐标之差的方法，在一定程度上避免了叶切片内部不为绿色而影响绿色像素点计数的误差，提高了测量的精度。使用本实用新型能够快速高效精确的测量植物叶片的厚度，为农业科研人员进行科学研究提供了参数测量记录的有效的手段。 

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。 

图2是本实用新型下支撑面板的俯视图。 

具体实施方式

如图1和图2所示的一种基于图像处理的植物叶片厚度测量装置，包括叶片固定装置和设置在叶片固定装置正上方的图像采集装置，图像采集装置与控制系统连接，将采集到的叶片图像信息传到控制系统进行分析处理，叶片固定装置设置在下支撑面板8上，上支撑面板4通过支架设置在下支撑面板8上，图像采集装置设置在叶片固定装置正上方的上支撑面板8上，本实用新型的支架是四根均匀分布在下支撑面板四个角上的支撑杆1构成，支撑杆1与下支撑面板8之间的夹角是锐角，上支撑面板4设置在四个支撑杆的顶部。所述叶片固定装置包括设置在下支撑面板8上的两个正方体挤压体2，在两个正方体挤压体2上均设置有与正方体挤压体颜色有明显对比颜色的单位面积正方形参照体3，两个单位面积正方形参照体3是以两个正方体挤压体之间的缝隙6为对称轴对称设置在两个正方体挤压体上，两个正方体挤压体由弹性套圈7套紧，使用双参照物保证了后期测量统计的精度。 

本实用新型的图像采集装置包括设置在两个正方体挤压体的缝隙正上方的上支撑面板4上的摄像装置5，摄像装置5与控制系统连接。 

本实用新型，在两个正方体挤压体2外侧的下支撑面板上均设置有垂直刻度线9，两个正方体挤压体2的下边缘沿垂直刻度线9对齐。 

本实用新型的正方体挤压体2是纯白色正方体挤压体，单位面积正方形参照体3是纯黑色单位面积正方形参照体。 

本实用新型的最佳结构是：上支撑面板长宽为10cm *10cm，下支撑面板长宽为20cm *20cm，4个支撑杆1长为30cm。在下支撑面板上放置两个正方体挤压物2，长宽高为5cm，下边缘沿虚线垂直刻度线9对齐，其上表面分别放置一个1cm²正方形单位面积正方形参照物3，距离两个正方体交界1cm处设置。 

本实用新型的工作过程如下：将待测叶片10放置在两个正方体挤压体2之间的缝隙6内，保持与两个单位面积正方形参照物3在同一个水平线方向，即至少在两个单位面积正方形参照物3的相对投影范围内包含叶片切面，两个正方体挤压体2使用弹性皮套7固定，然后利用刀片沿两个交界处上表面削齐，保持叶片的上边缘与正方体挤压体上表面齐平；通过放置在上支撑面板4的图像获取设备，采用分辨率为500万像素可变焦式摄像头，对包含有两个正方体挤压体2和待测叶片切面的图像区域进行拍摄，调整焦距以使得拍摄的图像区域以两个正方体挤压体上表面和叶片切面为主体，具体是以左右两个垂直刻度线9为左右边界范围进行拍照； 

将获取的图像传输至控制系统中，进行后续的图像处理，步骤如下：

1.扫描待测图像整个区域，选取阈值为120进行二值化；

2.对二值化后的图像区域进行投影，根据在水平和垂直方向上的投影可以得到两个单位面积正方形参照物的位置坐标；

3.定位到左右两个单位面积正方形参照物后，分别统计各参照物对应的像素点数量，左参照物区域的黑色像素点数为NL，右参照物区域的黑色像素点数为NR，当NL=NR时，进行下一步处理；否则，调整光线和二值化阈值直到NL=NR；

4.从左参照物的右边缘选取一个点，沿水平方向向右遍历原图像，遍历时对每一个像素点进行RGB值的分析，若R<G且G>B，则认为找到了叶切片上的绿色像素点；第一个点即为叶片切面的左边缘，此时记横坐标为x0，一直向右水平遍历，直到找到叶切片的右边缘，即当前点的为绿色且其右方连续的3个点为非绿色，由经验得到在叶切片切面的内部有不连续绿色点数目不会超过3个像素点，则记当前点横坐标为x1；此时记L=|x1-x0|；

5.根据上述测量得到的各参数，结合叶切面计算公式进行叶片厚度的计算， cm，此时得到的h的值变为待测叶切片厚度值。

Claims (5)

1.一种基于图像处理的植物叶片厚度测量装置，其特征在于：包括叶片固定装置和设置在叶片固定装置正上方的图像采集装置，叶片固定装置设置在下支撑面板（8）上，上支撑面板（4）通过支架设置在下支撑面板（8）上，图像采集装置设置在叶片固定装置正上方的上支撑面板（8）上，所述叶片固定装置包括设置在下支撑面板（8）上的两个正方体挤压体（2），在两个正方体挤压体（2）上均设置有与正方体挤压体颜色有明显对比颜色的单位面积正方形参照体（3），两个单位面积正方形参照体（3）是以两个正方体挤压体之间的缝隙（6）为对称轴对称设置在两个正方体挤压体上，两个正方体挤压体由弹性套圈（7）套紧。

2.根据权利要求1所述的基于图像处理的植物叶片厚度测量装置，其特征在于：所述图像采集装置包括设置在两个正方体挤压体的缝隙正上方的上支撑面板（4）上的摄像装置（5）。

3.根据权利要求1所述的基于图像处理的植物叶片厚度测量装置，其特征在于：在两个正方体挤压体（2）外侧的下支撑面板上均设置有垂直刻度线（9）。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于图像处理的植物叶片厚度测量装置，其特征在于：所述正方体挤压体（2）是纯白色正方体挤压体，单位面积正方形参照体（3）是纯黑色单位面积正方形参照体。

5.根据权利要求4所述的基于图像处理的植物叶片厚度测量装置，其特征在于：所述支架是四根均匀分布在下支撑面板四个角上的支撑杆（1）构成，支撑杆（1）与下支撑面板（8）之间的夹角是锐角，上支撑面板（4）设置在四个支撑杆的顶部。

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