[發明專利]一種基于無線傳感器網絡的葉面積指數測量系統

有效

• 申請號: 201710860320.8
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107782259B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 陳云坪;王培丞;童玲;田雨;高鑫宜;鐘傳琦;梁家銘;楊玥;黃佳
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01B11/28
• 分類號: G01B11/28;H04W4/38;G08C17/02
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平;陳靚靚

1.一種基于無線傳感器網絡的葉面積指數測量系統，其特征在于包括前端節點、采集節點、匯聚節點和上位機，其中：

前端節點用于拍攝冠層圖像，并根據冠層圖像計算得到葉面積指數，發送給采集節點；前端節點包括魚眼攝像頭模塊，冠層圖像處理模塊和葉面積指數計算模塊，其中：

魚眼攝像頭模塊用于拍攝冠層圖像發送給冠層圖像處理模塊；

冠層圖像處理模塊用于從冠層圖像中提取成像區域圖像并進行二值化處理，得到成像區域二值化圖像發送給葉面積指數計算模塊；冠層圖像處理的具體方法為：

S1：提取出57.5度環及以內的圖像作為成像區域，其余非成像區域的像素設置為透明點；

S2：采用成像區域中各像素點的藍色分量值對成像區域圖像進行灰度化，得到成像區域灰度圖像，灰度化公式表示如下：

Gray＝B

其中，Gray表示該像素點灰度化后的灰度值，B表示該像素點的藍色分量；

S3：繪制成像區域灰度圖像的直方圖，搜索得到直方圖的波谷，求取波谷處灰度值及波谷處之前K個灰度值和波谷處之后K個灰度值所涵蓋的所有像素點的平均灰度值M，如果該平均值M小于預設閾值則將平均值M作為二值化閾值T，否則搜索得到直方圖最后一個波峰，求取該波峰灰度值到灰度值最大值所涵蓋的所有像素點的平均灰度值作為二值化閾值T；

S4：將成像區域灰度圖像中像素值大于等于閾值T的灰度值設置為1，歸為天空背景；將圖像中像素值小于閾值T的灰度值設置為0，歸為葉片，得到成像區域二值化圖像；

S5：采用去噪算法去除成像區域二值化圖像中的噪聲；

葉面積指數計算模塊用于根據去噪后的成像區域二值化圖像計算葉面積指數；

采集節點用于將前端節點發送的葉面積指數通過無線傳感器網絡轉發給匯聚節點；

匯聚節點將接收的葉面積指數轉發至上位機；

上位機在接收到葉面積指數后，將其存入數據庫中，并提供查詢接口供工作人員查詢。

2.根據權利要求1所述的基于無線傳感器網絡的葉面積指數測量系統，其特征在于，所述步驟S5中去噪算法采用中值濾波算法。

3.根據權利要求1所述的基于無線傳感器網絡的葉面積指數測量系統，其特征在于，所述葉面積指數計算模塊中葉面積指數的計算方法為：

在成像區域二值化圖像中提取出57.5度這一環的圖像，統計其中黑白像素的數量，計算冠層孔隙度：

其中，T(θ)表示在視角θ下的冠層孔隙度，N_b(θ)表示在視角θ下背景的像素個數，N_l(θ)表示在視角θ下葉片的像素個數，θ＝57.5°；

計算葉面積指數LAI：

其中，T(57.5°)表示視角57.5度下的冠層孔隙度。