[發明專利]一種基于激光與圖像處理技術的葉面積測量方法

有效

• 申請號: 201310540628.6
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN103630091A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 李輝;劉漢玉
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: G01B11/28
• 分類號: G01B11/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于測量技術，尤其涉及一種基于激光與圖像處理技術的葉面積測量方法。

背景技術

葉面積作為標定植物生長發育、長勢、遺傳特性等生理生化反應過程的主要參數，廣泛應用于農業科研服務和生產中。

葉面積測定技術可以分為傳統測量法和基于計算機圖像處理技術的測量法。傳統葉面積測量主要有網格法、稱重法、系數法、葉面儀測量法等。其中網格法測量的精度較高，但是速度很慢；稱重法比較煩瑣，不能精確測定單片葉子的面積，誤差較大，并且需要從植物上采集大量的葉片，進行破壞性測量，這將對植物造成一定程度的傷害，進而會影響到農學試驗的連續性；系數法利用平均原理，可以進行非破壞性測定，但必須用其它方法確定系數之后才能用，且系數會隨品種的不同而不同，結果誤差也較大；葉面儀測量法的精度很高，速度快，但其價格昂貴，維修不方便，它破壞作物群體結構且對測量的葉子大小也有一定的限制。近年來，隨著計算機技術的迅速發展，數字圖像處理技術不斷成熟和完善，圖像處理技術輔助以計算機圖像獲取設備和計算機編程實現對植物葉片進行分析、測量的研究應用也正在不斷發展進步。

申請號為201210565286.9、發明名稱為“一種基于激光和圖像的葉面積測量方法”中國發明專利申請使用激光測距儀和標準板，采用光學成像的原理和圖像處理方法測量葉面積。但是，該專利申請需要利用激光進行距離測量，使得其計算精度要求高，因此設備復雜度高、成本高，同時標準板要求固定，普適性較差。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種精度高、速度快、操作簡便、非破壞性、設備成本低的葉面積測量方法。

為了達到上述目的，本發明提出的技術方案為：

一種葉面積測量方法，基于激光與圖像處理技術，所述測量方法包括如下步驟：

?步驟1，安裝攝像頭和激光源于手持設備上，并調整激光源位置使得激光中心軸與攝像頭中心平行，測得攝像頭和激光源兩者中心間的距離；

步驟2，將安裝好的手持設備接入便攜式計算機，將要測量的葉片夾入葉片夾，拍攝范圍覆蓋葉片夾內的葉片和激光光斑；

步驟3，通過數字圖像處理方法對采得葉片圖像進行處理、計算，得到實際葉面積。

綜上所述，本發明所述葉面積測量方法通過安裝激光源和攝像頭，調整激光源位置使得激光中心軸與攝像頭中心平行；攝像頭采集圖像區域包括葉片夾內葉片和激光照射光斑，得到測量葉面積所需圖像；之后，在計算機上編程實現對采集的圖像進行分析處理：計算圖像中心坐標、提取激光光斑區域、圖像去噪、計算激光光斑中心坐標、計算葉片面積。本發明根據光學成像原理，以數字圖像處理技術和計算機編程為基礎，同時利用激光源方向性好、亮度高、單色性好等優點，簡化了葉面積測量的分析處理流程，降低了測量設備復雜度和成本，具有精度高、速度快、操作簡便、非破壞性、設備成本低等特點，可廣泛應用于葉面積的測量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖：

圖1為本發明所述葉面積測量操作示意圖；

圖2為本發明設計的手持圖像采集裝置示意圖；

圖3為本發明設計的葉片夾裝置示意圖；

圖4為本發明中手持裝置平行測試裝置圖；

圖5為本發明中手持裝置平行校正過程示意圖；

圖6為本發明提取激光光斑效果圖；

圖7為本發明處理葉面區域識別效果圖。

具體實施方式

下面將結合本發明的附圖，對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

一種基于激光與圖像處理技術的葉面積測量方法，它包括如下具體步驟：

步驟1、圖像采集設備組裝時在將攝像頭與激光源安裝于一個手持裝置上，如圖2所示。激光源上側和右側分別安裝調節螺絲用以調整激光源位置使得激光中心與攝像頭中心平行，二者是否平行可用平行測試裝置，如圖4所示，進行檢驗來，具體檢驗過程如下：