[發明專利]一種闊葉植物葉脈測量方法

有效

• 申請號: 201510254872.5
• 申請日: 2015-05-19
• 公開（公告）號: CN105157575B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 唐少先;左志平;柏連陽
• 申請（專利權）人: 湖南農業大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G06T7/00
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司44260
• 代理人: 王翀

技術領域

本發明涉及植物的葉脈結構測量技術領域，具體涉及一種闊葉植物葉脈測量方法。

背景技術

植物葉子的葉脈是葉子的重要器官，對于判斷植物的發育和生長狀態具有重要的作用。葉子與葉莖相連的葉脈，稱為主脈，它的寬度在0.5-2mm之間，是葉子從根部獲得營養和水份的唯一通道；主脈的另一端到達葉子的頂端，從正面看，主脈是一條淺綠的細線(葉子的其它部分顏色較之更深)，稍稍呈弧線(近似于直線)；從葉子背面看，主葉脈突起約0.1mm-1mm，顏色與葉子的其它部分顏色反差不大。現有的方法是通過攝像機直接獲取葉子圖像并通過計算機程序分析色差識別葉脈。但由于葉脈和葉面的顏色相近,并且葉脈與葉子的色差并不一定是均勻不變的，往往難以準確識別，使其實際應用的效果受到很大的局限。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于克服上述現有的不足，而提供一種闊葉植物葉脈測量方法，從而獲得清晰的葉脈結構圖像，準確地識別葉脈的位置以及估計葉脈的長度和寬度，有效應用于葉脈相關的科學研究。

為解決上述技術問題，本發明的具體技術方案如下：一種闊葉植物葉脈測量方法，該測量方法的具體步驟如下：

a.將闊葉植物葉片固定于可移動平臺上；

b.采用垂直光源照射葉片，并通過攝像機拍攝一幀圖像，通過圖像中的像素點(x,y)確定葉片邊界，通過邊界坐標計算出葉片的長度、寬度、面積；

c.向可移動平臺臺面成45°夾角投射一束帶狀光，通過步進電機驅動絲桿順時針轉動帶動可移動平臺沿水平方向勻速運動，葉尖方向與運動方向一致；

d.絲桿每轉動若干度數后，通過攝像機在帶狀光照區垂直上方捕捉一幀圖像，并標記好平臺縱向位移量，直到運動平臺移動至端點，依次獲得n幅圖像，記為T₁、T₂、……、T_n。

e.向可移動平臺臺面成45°夾角投射一束與步驟c中帶狀光方向相反的帶狀光，通過步進電機驅動絲桿逆時針轉動帶動可移動平臺沿水平方向勻速運動；

f.絲桿每轉動與步驟d中相同度數后，通過攝像機在帶狀光照區垂直上方捕捉一幀圖像，并標記好平臺縱向位移量，直到運動平臺移動至始點，依次獲得n幅圖像，記為FT_n,FT_n-1,…,FT₁；

g.對每一個滿足n>＝k>＝1的k,對任意M>＝x>＝1,通過從圖像T_k獲得的光照區前邊界集合上的前邊沿點為(x,y),通過從圖像FT_k獲得的光照區前邊界集合上的后邊沿點的坐標(x,z),設原光照區橫坐標為x的前后邊沿點為y₀，則如果|y-z|>0.2mm則將(x,(y+z)/2)標記為葉脈部位對應的點，得到點集合YM，計算出主葉脈位置，長度和平均寬度；

h.向可移動平臺臺面成25°夾角投射一束帶狀光，通過步進電機驅動絲桿順時針轉動帶動可移動平臺沿水平方向勻速運動，葉尖方向與運動方向一致；

i.絲桿每轉動與步驟d中相同度數后，通過攝像機在帶狀光照區垂直上方捕捉一幀圖像，并標記好平臺縱向位移量，直到運動平臺移動至端點，依次獲得n幅圖像，記為ET₁,ET₂,…,ET_n；

j.通過圖像ET₁,ET₂,…,ET_n的處理得到各個二級葉脈的分斷帶狀光圖像，并識別各個二級葉脈起始點位置和其與主葉脈夾角，結合主葉脈和葉子邊界，統計二級葉脈數量和平均長度。

進一步，測量過程中，通過遮光盒遮擋外部光線干擾。

進一步，優選絲桿的轉動度數設置為5度。

本發明的有益效果是：本發明利用了葉脈在葉子背面的凸起形狀在該光照環境下照射區邊沿發生位移的特性,通過攝像機獲取帶狀光照射葉子后形成的圖像，經過計算機程序識別帶狀光邊沿的位移部位，計算出照射區邊沿位移量，通過位移量大于臨界值來識別葉脈的位置，通過呈直角對射雙帶狀光照射葉子后擴大帶狀光在凸起部位形成的位移量等于單束帶狀光產生的位移的2倍，提高識別的準確性，通過步進電機控制雙帶狀光掃描路徑，獲得位移部位的連續性、延伸方向等特征。本發明對闊葉植物具有普遍的適用性，可較快捷、便捷的獲得清晰的葉脈結構圖像，準確地識別葉脈的位置以及估計葉脈的長度和寬度，有效應用于葉脈相關的科學研究。

附圖說明