近年来,人们对植物参数的测量方法进行了大量的研究和测量,并逐渐趋近于完善。在比较传统的方法中,优点与缺点也是同时存在。其中原理最简单的网格法主要采用根据坐标纸描绘出叶片的大小和形状,对网格的数量进行统计,从而计算出叶的面积。这种方法操作简单,但是浪费的时间比较多,不方便,最主要的是,对于那些不规则形状的叶片,准确度也不是很高;由于受叶龄和叶片的厚度等因素影响比较大的称重法(或直接称重法),其比较繁琐且精度很低;利用专业的叶面积仪对植物进行测量的叶面积仪法,主要特点是准确、快捷,但是价格昂贵,且维修起来麻烦,不适合大多数农业工作者使用,应用不是很普遍。86193
利用数字图像处理技术方法来检测植物的茎长/宽和叶片面积也叫做图像处理法。这是经过图像传感器(例如相机、手机等)来对目标进行拍照,传送给电子计算机,然后利用图像处理技术和MATLAB 软件相结合,对拍摄的茎和叶片图像进行处理,得到所需要的茎和叶片图像,提取出茎和叶片的轮廓和所占的像素数 ,并进行统计,最后将统计出来的像素数与每个像素代表的真实面积相乘,亦可以得到实际叶片的面积。这种方法简单,快捷,方便,可以实时、准确的测出准确度较高的叶片面积,是一种值得人们更加深入研究的方法。
通过查阅资料可以发现,在近些年来,人们通过数字图像处理技术对茎的长/宽和植物的叶片面积进行了非常多的深入了解,并对此进行了研究和实验,从对植株的一片叶子单独进行检测到对以整个植株为整体的全部叶面积的测量,以及植物叶片的形状特征分类和对植物生长状态信息的检测和分析,并且因此取得了一定的成就,并为人们做农业植物检测的研究奠定了基础。
1 国内研究现状
杨劲峰、陈清等[2]曾利用数字图像处理的方法,对蔬菜叶的面积进行了检测。然后,他们还用了比较普遍的网格法,称重法,和直尺法进行一系列的测量,并且在利用直尺法时,测得的油菜和空心菜的叶片面积误差大约为20%左右。将这几种方法进行一系列的对比之后,统计结果分析发现,数字图像处理的方法更加快速,简单便捷,且误差比较低,比较适用于各界学者进行研究和生产商进行生产使用。论文网
贾爱莲[3]对无损测量山楂叶面积做了深入的研究,她们在对山楂叶子进行拍照,利用数字图像处理的方法,运用MATLAB软件对获得的图像进行灰度变换、二值化、阈值分割、中值滤波等对图像进行预处理的方法,计算了山楂的叶片面积。这种方法,简单、方便、精确、无损的计算出了山楂叶片的面积。
通过Windows操作系统,于峰等[4]通过植物叶片扫描图像中像素点的散布位置特点和扫描图像可以显示灰度值的直方图的方法,运用图像处理技术,来查找出灰度值;同样,根据扫描RGB三原色和分离灰度值的原理,根据叶片图像中的像素点的位置,做出一个比例的研究,最后,对整个过程进行总结,得出一种可以计算叶片面积的方法,并且通过VC++编程与该计算方法的结合,做出了计算叶面积的软件。研究结果表明,传统的称重法计算植物叶片面积与这款软件得出的结论误差仅相差0。02%。因此,这种方法在计算植物叶面积时,具有精度较高,且速度比较快的优势。
毛罕平、胡永光、徐贵力等[5]在2002年通过研究,在被测物体旁放置已知面积的参照物,将参照物与被测的叶片进行对比,运用电子计算机视觉技术的方法,可以测量出叶片和参照物的像素数,运用对比法,它们的像素数比例,也就是参照物和叶片的面积比,因此,也就可以计算出叶片的面积。这种研究方法的精度和速度都很高。