基于图像处理的植物叶面积测量方法

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1、第32卷第8期计算机工程2006年4月Vol.328ComputerEngineeringApril2006人工智能及识别技术文章编号10003428(2006)08021003文献标识码A中图分类号TP391.41基于图像处理的植物叶面积测量方法王永皎张引张三元浙江大学计算机科学与技术学院CAD&CG国家重点实验室杭州310027摘要分析了现有植物叶面面积测量方法的特点提出了一种利用数码相机快速获得叶片图像并利用图像处理技术的测量方法该方法实现了对植物叶面积的非破坏性测量并能保证测量精度通过对实验数据的比较分析验证了该文提出方法的可行性关

2、键词图像处理叶面积阈值非破坏性测量ApproachtoMeasurePlantLeafAreaBasedonImageProcessWANGYongjiao,ZHANGYin,ZHANGSanyuan(StateKeyLaboratoryofCAD&CG,CollegeofComputerScience,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027)AbstractOnanalyzingthebasiccharacteristicsandshortagesofcurrentplantleafareaapproaches

3、,thispaperputsforwardanewapproachwithrapidityandaccuracybymeansofdigitalcamera,calledimage-basedprocess.Themeasurementcanbedonewithoutdestroyingtheplantandcanbemeasuredaccurately.Comparedwiththevaluesofexperimentfromothers,theresultsshowthatthismethodhasbetterfeasibility.K

4、eywordsImageprocessing;Leafarea;Threshold;Non-destroyedmeasurement叶片是植物进行光合作用合成有机物的重要器官叶面当参照物面积已知即可得到叶片面积在具体操作过程中积的大小在一定程度上直接影响着农作物的产量因此建立由于得到的叶片图像像素的灰度值与背景像素点的灰度值范方便准确的叶面积测定方法对于指导农业生产实践活动围不同从而可通过计算叶片图像像素所占整幅图像像素的[1]制定高产优质和高效的栽培技术措施具有积极的意义比例值来得到叶片图像的面积[2]目前常用的叶面积测定方法主要有方格法

5、复印称2图像处理算法研究[3][4]重法测定叶片长宽建立回归方程法这几种测定方法如图1所示即为叶面积计算的工作流程图在对原图已经在传统农业研究中得到广泛应用但是它们具有测量精像进行预处理以后将图像由RGB图像转换为色度图像再[5]度低测量范围小仪器设备昂贵操作烦琐的特点并将转换后的灰度图像进行图像分割去噪处理边缘提取且它们都需要从植物上采集大量的功能叶片进行破毁性最后经过计算可得到叶片面积[6]测量这或多或少的对植物造成了一定程度的伤害进而原图像预处理RGB图像转色度图像图像分割去噪处理会影响到农学试验的连续性本研究旨在利用图像处理技术对植

6、物叶面积进行快速边缘提取面积计算准确无损的测量为植物生长实验提供数据参考图1系统工作流程1测定原理2.1图像预处理由于数字图像由一个个像素点组成因此在已知每个像由于在自然光条件下有时光线照度不够理想进行预素点代表的真实面积下可以通过计算图像中叶片的像素数处理的目的就是使图像清晰预处理过程包括对图像进行亮求出叶片的面积但是这种方法在测量叶片面积时需要度对比度调整和平滑滤波亮度和对比度的调整可以使图在严格的物距下进行叶片的采样以保证每个像素点代表的像特征明显易于识别平滑滤波的目的则是去掉尖锐不连真实面积不变而且要求光学器件的线性度高镜头的焦距续

7、的噪声不可变可见此法要求较高2.2RGB图像转色度图像在使用数码相机时拍摄时由于像平面和CCD平面的不面向硬件设备的最常用的彩色坐标系统是RGB坐标系重合必然引起图像的线性几何畸变从而造成测量误差统而面向彩色处理的最常用的颜色坐标系统是HIS坐标系[7]而且很难利用非线性几何畸变校正法来消除其影响一个统HIS坐标系统有两个特点(1)I分量与图像的彩色信息切实可行的方法是拍摄图像时让数码相机离被测叶片尽量无关(2)H和S分量与人感受颜色的方式是紧密相连的这远通过数码相机的变焦功能使被测叶片的像尽量大相当些特点使得HIS坐标系统非常适合于借助人

8、的视觉系统来感于在尽量长的焦距下拍摄误差就会有效地减少测量时要知彩色特性的图像处理算法求将被测叶片与标准测度参照物同时拍摄从而按比例获得绝对尺寸被测叶片和标准物体要求拍摄到同一幅