CN205580392U - 茶叶叶残缺参数测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种茶叶叶残缺参数测量装置，包括底座，设置在底座四周边缘处的透明挡风板；所述的底座中央设置有测量区域虚线框，以及位于测量区域虚线框两侧的黑色正方形单位面积参照物和位于测量区域虚线框内的待测叶片样本；所述的底座边缘处设置有支撑杆装置，以及设置在支撑杆装置上用于采集待测叶片样本信息的高分辨率摄像设备。本实用新型测量装置结构简单，操作简便，并且适宜户外工作使用，能够通过简单的结构构造，实现对待测叶片样本的快速信息采集；测量方法能够快速、准确地测量待测叶片的厚度和待测叶片样本包括内部和边缘残缺的面积，为农作物科研人员提供有效的基础数据提供参考。

Description

茶叶叶残缺参数测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种茶叶叶片参数测量装置领域，具体说涉及一种基于图像处理技术的茶叶残缺叶片参数自动化测量装置。

背景技术

茶属于山茶科，为常绿灌木或小乔木植物，植株高达1-6米。茶树喜欢湿润的气候，在我国长江流域以南地区有广泛栽培。茶树叶子制成茶叶，泡水后使用，有强心、利尿的功效。茶树种植3年就可以采叶子。一般清明前后采摘长出4-5个叶的嫩芽，用这种嫩芽制作的茶叶质量非常好，属于茶中的珍品。茶与可可、咖啡并称当今世界的三大无酒精饮料，为世界三大饮料之首。无论国内国外每天都有不计其数的人会饮茶。

茶中含有多种抗氧化物质与抗氧化营养素，对于消除自由基有一定的效果。因此喝茶也有助防老，具有养生保健功能。茶叶中含有多种维生素和氨基酸，喝茶对于清油解腻，增强神经兴奋以及消食利尿也具有一定的作用。

而在茶叶的生长及储存过程汇总，茶叶病虫害对茶叶品质的影响很大。茶树一旦遭受病虫危害后，病菌、害虫就会消耗养分，改变树体内的新陈代谢和重要物质的组成比例。因此，加强茶园管理、开展生物防治等一系列的安全控制措施，是提高茶叶品质的新途径。

现有的叶片参数相关测量技术主要集中在叶面积、平均叶面积、叶长、叶宽和长宽比，有部分测量用于整叶的周长测量，虫洞个数统计，但未见对边缘含有残缺叶片的周长测量。

因此，提供一种操作容易，且能够快速准确的对待测茶叶进行测量并进行单位换算，为茶园管理提供参考的测量装置，已经是一个值得研究的问题。

发明内容

本实用新型的目的是这样实现的：

茶叶叶残缺参数测量装置，包括底座9，设置在底座9四周边缘处的透明挡风板8；所述的底座中央设置有测量区域虚线框6，以及位于测量区域虚线框6两侧的黑色正方形单位面积参照物5和位于测量区域虚线框6内的待测叶片样本7；所述的底座9边缘处设置有支撑杆装置，以及设置在支撑杆装置上用于采集待测叶片样本7信息的高分辨率摄像设备3；

所述的底座9为白色底座，底座9的四周边缘处设置有卡槽，卡槽内设置有塑料材质的透明挡风板8；

所述的支撑杆装置包括设置在底座9边缘处的纵向支撑杆装置和与纵向支撑杆装置垂直活动连接的横向支撑杆装置；

所述的纵向支撑杆装置包括纵向支撑杆1，所述的纵向支撑杆1的下端杆体内通过铁钎固定旋钮10固定有铁钎11，上端内穿横向支撑杆装置，并与其固定连接；

所述的铁钎11的上端杆体位于纵向支撑杆1下端延伸至底座9的下方，呈锥形状；

所述的横向支撑杆装置包括横向支撑杆4，所述的横向支撑杆4的一端设置有套杆切口12，套杆切口12内穿有纵向支撑杆1，纵向支撑杆1通过设置在横向支撑杆4上的支架固定旋钮2对纵向支撑杆1与横向支撑杆4的固定高度进行限位；所述的横向支撑杆4的靠近另一端的杆体上中间设置摄像设备测量放置窗 口13,所述的摄像设备测量放置窗口13上设置有高分辨率摄像设备3。

积极有益效果：本实用新型测量装置结构简单，操作简便，并且适宜户外工作使用，能够通过简单的结构构造，实现对待测叶片样本的快速信息采集；测量方法能够快速、准确地测量待测叶片样本包括内部和边缘残缺的面积和周长，为农作物科研人员获得有效的基础数据提供参考。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图一；

图2为本实用新型的结构示意图二；

图3为本实用新型的结构示意图三；

图中为：纵向支撑杆1、支架固定旋钮2、高分辨率摄像设备3、横向支撑杆4、黑色正方形单位面积参照物5、测量区域虚线框6、待测叶片样本7、透明挡风板8、底座9、铁钎固定旋钮10、铁钎11、套杆切口12、摄像设备测量放置窗口13。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型做进一步的说明：

如图1所示，茶叶叶残缺参数测量装置，包括底座9，设置在底座9四周边缘处的透明挡风板8；所述的底座中央设置有测量区域虚线框6，以及位于测量区域虚线框6两侧的黑色正方形单位面积参照物5和位于测量区域虚线框6内的待测叶片样本7；所述的底座9边缘处设置有支撑杆装置，以及设置在支撑杆装置上用于采集待测叶片样本7信息的高分辨率摄像设备3；

所述的底座9为白色底座，底座9的四周边缘处设置有卡槽，卡槽内设置有塑料材质的透明挡风板8；

所述的支撑杆装置包括设置在底座9边缘处的纵向支撑杆装置和与纵向支撑杆装置垂直活动连接的横向支撑杆装置；

如图3所示，所述的纵向支撑杆装置包括纵向支撑杆1，所述的纵向支撑杆1的下端杆体内通过铁钎固定旋钮10固定有铁钎11，上端内穿横向支撑杆装置，并与其固定连接；

所述的铁钎11的上端杆体位于纵向支撑杆1下端延伸至底座9的下方，呈锥形状；

如图1、图2所示，所述的横向支撑杆装置包括横向支撑杆4，所述的横向支撑杆4的一端设置有套杆切口12，套杆切口12内穿有纵向支撑杆1，纵向支撑杆1通过设置在横向支撑杆4上的支架固定旋钮2对纵向支撑杆1与横向支撑杆4的固定高度进行限位；所述的横向支撑杆4的靠近另一端的杆体上中间设置摄像设备测量放置窗口13,所述的摄像设备测量放置窗口13上设置有高分辨率摄像设备3；

实施例

该装置包括竖直支撑杆1、横向支撑杆4、四个塑料透明挡风板8、白色底座9、铁钎11；底座9在测量区域虚线框6左右两侧1cm处设置有两个单位面积正方形参照物，内部为纯黑色，方便后续二值化提取，主要用于单位面积的标定和叶片样本参数的面积和周长的转换；测量区域虚线框6，将叶片放置在虚线内部，方便提取叶片区域；底座9边缘四周刻有卡槽，方便插入塑料透明挡风板8，方便野外进行测量作业，防止风吹动叶片造成拍摄的样本图像不稳定；竖直支撑杆1与底座9相连，竖向支撑杆下部设置有铁钎11，主要用于实际在野外使用时插地，以固定整个测量装置，方便测量时的稳定性；竖向支撑杆上部与横向支撑杆 相连；铁钎11包含两个铁钎固定旋钮10，能够拆卸，方便安装和拆卸铁钎11，以提高设备的可携带性；.在装置的上方横向支撑杆4正对底座9的测量区域虚线框6上方放置一个高分辨率摄像设备3，以对待测叶片样本7拍照，拍照时保持待测叶片样本7中心方向与高分辨率摄像设备3居中垂直，以提高拍摄获取的样本的精确度；横向支撑杆4含有支架固定旋钮2和套杆切口12，方便横向支撑杆4上下调节；含摄像设备测量放置窗口13，高分辨率摄像设备3能够左右移动，以调节拍摄区域。

利用茶叶叶残缺参数测量装置进行测量的方法，包括以下三个步骤：

(一)进行茶叶叶片样本的获取：通过高分辨率摄像设备3拍摄茶叶叶片样本和两个正方形单位面积参照物；

(二)茶叶样本图像的处理过程：利用现有的可视化编程语言为开发平台，实现对拍摄茶叶叶片样本的图像处理，定位茶叶叶片位置区域和两个正方形单位面积参照物区域，并提取相应的处理后区域，对叶片内部的残缺区域进行像素点数量的统计，对边缘破损的叶残缺边缘进行补全然后统计该区域的像素点数量；

(三)是面积和周长计算：利用两个正方形单位面积参照物5的像素点换算成每个像素点的面积和长度，然后根据统计的叶完整周长像素点数量和叶片残缺小区域的周长像素点数量，叶完整区域面积的像素点数量和叶片残缺小区域的面积像素点数量，进行面积的换算，最终得到对应的周长和面积。

所述的利用茶叶叶残缺参数测量装置进行测量的方法，包括以下步骤：

(1).待测叶片放置：选取单个待测的茶叶的待测叶片样本7；将测叶片样本7放置在指定测量区域虚线框6内；

(2).对待测叶片拍照：在装置的上方横向支撑杆4正对底座9中测量区域 虚线框6上方的摄像设备测量放置窗口13处放置一个高分辨率摄像设备3，以对待测叶片样本7拍照，拍照时保持叶片中心方向与相机居中垂直，两个单位黑色正方形单位面积参照物5分别位于虚线矩形框6的左右两侧，其面积相同均为S；

(3).单位面积定位和计算：底座9背景色为白色，两个黑色正方形单位面积参照物5为纯黑色，采用二值化方法实现两个参照物的定位；按照相对位置坐标对两个黑色正方形单位面积参照物5分别统计，其对应的像素点数为N_R和N_L，重新设定二值化阈值直至N_R和N_L相等；

(4).叶片参数计算：通过高分辨率摄像设备3获取包含黑色正方形单位面积参照物5和待测叶片区域的图像，将样本图像传送到计算机软件中进行后续的图像处理；对样本图像进行二值化处理，二值化阈值采用动态阈值方法获取，以增强对样本图像的适应性；按照测量系统装置的设计，在底座9上，对两个黑色正方形单位面积参照物5和待测叶片样本7的位置分布进行了固定，以方便叶片样本和参照物的定位获取；叶片参数计算方法采用现有的可视化编程语言实现自动化测量；

(5).叶完整周长和叶片残缺小区域的周长，通过补全叶片残缺的边缘并测量整叶的周长；边缘残缺的补全可以利用绘图软件，包括windows操作系统自带的画图软件MSPaint，进行残缺边缘的连通绘制，然后利用边界跟踪进行叶片边缘的遍历同时在新存储空间里绘制叶片边缘，最后统计新空间中的边缘像素点数量，记为L，则，完整叶片周长其中S为单位面积，这里选取为1cm²，度量单位为cm²；N_R为右边正方体表面上的单位面积正方形参照物，此时要求N_R＝N_L，或使用N_L，最终得到的周长单位为cm；叶片残缺小区域周长的测量，利用绘图软件对叶片内部的所有残缺小区域进行红色填充，然后颜色过滤的方法 进行红色区域的保留，其他颜色区域的去除，并边界跟踪在新区域中绘制叶片残缺小区域的边缘，最后统计在新存储空间中绘制的小区域边缘像素点数量，记为L_I，则叶片残缺小区域的周长为

(6).叶完整面积的计算：将可能含有边缘残缺的叶片利用绘图软件进行边缘连通的绘制，然后进行边缘跟踪提取叶片轮廓，在绘图软件中进行整叶的内部区域黑色填充，统计整叶的像素点数量，记为N_C，则叶完整面积单位为cm²；

(7).叶片残缺主要包含叶内部残缺和叶边缘残缺，为了保证叶片残缺小区域的内部连通，对于叶边缘残缺的情况，需要利用绘图软件进行边缘的连通绘制，然后再进行连通区域的非黑色填充，最后统计当前叶片上所有已经填充颜色的像素点数量，记为N_F，则所有叶片残缺小区域的总面积为单位为cm²。

本实用新型测量装置结构简单，操作简便，并且适宜户外工作使用，能够通过简单的结构构造，实现对待测叶片样本的快速信息采集；测量方法能够快速、准确地测量待待测叶片样本包括内部和边缘残缺的面积和周长，为农作物科研人员获得有效的基础数据提供参考。

以上实施案例仅用于说明本实用新型的优选实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。

Claims (6)

1.茶叶叶残缺参数测量装置，其特征在于：包括底座（9），设置在底座（9）四周边缘处的透明挡风板（8）；所述的底座中央设置有测量区域虚线框（6），以及位于测量区域虚线框（6）两侧的黑色正方形单位面积参照物（5）和位于测量区域虚线框（6）内的待测叶片样本（7）；所述的底座（9）边缘处设置有支撑杆装置，以及设置在支撑杆装置上用于采集待测叶片样本（7）信息的高分辨率摄像设备（3）。

2.根据权利要求1所述的茶叶叶残缺参数测量装置，其特征在于：所述的底座（9）为白色底座，底座（9）的四周边缘处设置有卡槽，卡槽内设置有塑料材质的透明挡风板（8）。

3.根据权利要求1所述的茶叶叶残缺参数测量装置，其特征在于：所述的支撑杆装置包括设置在底座（9）边缘处的纵向支撑杆装置和与纵向支撑杆装置垂直活动连接的横向支撑杆装置。

4.根据权利要求3所述的茶叶叶残缺参数测量装置，其特征在于：所述的纵向支撑杆装置包括纵向支撑杆（1），所述的纵向支撑杆（1）的下端杆体内通过铁钎固定旋钮（10）固定有铁钎（11），上端内穿横向支撑杆装置，并与其固定连接。

5.根据权利要求4所述的茶叶叶残缺参数测量装置，其特征在于：所述的铁钎（11）的上端杆体位于纵向支撑杆（1）下端延伸至底座（9）的下方，呈锥形状。

6.根据权利要求3或4所述的茶叶叶残缺参数测量装置，其特征在于：所述的横向支撑杆装置包括横向支撑杆（4），所述的横向支撑杆（4）的一端设置有套杆切口（12），套杆切口（12）内穿有纵向支撑杆（1），纵向支撑杆（1）通过设置在横向支撑杆（4）上的支架固定旋钮（2）对纵向支撑杆（1）与横向支撑杆（4）的固定高度进行限位；所述的横向支撑杆（4）的靠近另一端的杆体上中间设置摄像设备测量放置窗口（13）,所述的摄像设备测量放置窗口（13）上设置有高分辨率摄像设备（3）。