[發明專利]基于視覺測量的手持式葉片無損測量方法及裝置

在審

• 申請號: 202011551335.4
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112525110A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 李鋒;石志剛;李永梅;張建華;白鷺
• 申請（專利權）人: 寧夏農林科學院農業經濟與信息技術研究所（寧夏農業科技圖書館）
• 主分類號: G01B11/28
• 分類號: G01B11/28;G06T5/00;G06T7/00;G06T7/13;F16M11/04;F16M11/10;F16M11/22
• 代理公司: 銀川瑞海陳知識產權代理事務所(普通合伙) 64104
• 代理人: 陳曉慶

本發明提供一種基于視覺測量的手持式葉片無損測量方法及裝置，包括支撐桿、可調穩固機構和可調拍攝機構，所述支撐桿底部固定支撐凸臺，所述支撐桿上套裝手持柄和可調穩固機構，且可調穩固機構位于手持柄之上，所述可調拍攝機構配裝在支撐桿上，且所述可調拍攝機構位于可調穩固機構之上，所述支撐桿的上部固定安裝限位套，其中可調穩固機構可根據實際作業環境調節高度和旋轉角度，可調拍攝機構可隨可調穩固機構進行角度和高度的調節，該測量裝置可進行戶外測量，操作性簡單。由于植物葉片面積的大小決定了其光合作用的強度，而利用該裝置的無損測量方法獲得葉片面積更加精確，相比傳統的測量方法誤差更低。

技術領域：

本發明涉及視覺測量領域，特別涉及一種基于視覺測量的手持式葉片無損測量方法及裝置。

背景技術：

合作用通常是指綠色植物(包括光合細菌)利用自身的光合色素吸收光能，經過酶的催化作用，將二氧化碳和水合成有機物并釋放氧的過程，光合作用是生物界中規模最大的有機物合成過程。植物葉片面積的大小決定了其光合作用的強度，也直接影響了植物生產力的高低，因此準確快速測量葉片面積的方法對于農業生產實踐具有很重要的意義。測定葉面積的方法有傳統的手工測量方法，如方格法、稱重法、系數法、回歸方程法等，雖然方法簡單，但測量耗時且精度低。隨著視覺技術的迅速發展，以及各種各樣的數學和圖像處理軟件逐漸走進人們的生活。用于算法開發、數據分析和圖像處理的MATLAB在參數測量方面具有了很大的優勢和突破。

發明內容：

有鑒于此，有必要提供一種基于視覺測量的手持式葉片無損測量方法及裝置，主要目的在于不破壞葉片的前提下，精確測量葉片的面積，且不易產生人為誤差。

基于視覺測量的手持式葉片無損測量裝置，包括支撐桿、可調穩固機構和可調拍攝機構，所述支撐桿底部固定支撐凸臺，所述支撐桿上套裝手持柄和可調穩固機構，且可調穩固機構位于手持柄之上，所述可調拍攝機構配裝在支撐桿上，且所述可調拍攝機構位于可調穩固機構之上，所述支撐桿的上部固定安裝限位套。

優選的，所述可調穩固機構包括穩固臂、第一調節螺桿、連接銷、采樣板和玻璃板，所述穩固臂通過第一調節螺桿配裝在支撐桿上，所述穩固臂的另一端通過連接銷活動配裝采樣板，所述采樣板的中間配裝玻璃板，且所述玻璃板可拆卸。

優選的，所述可調拍攝機構包括套座、第二調節螺桿、固定圓盤、旋轉圓盤、塑性緊固座、緊固螺桿、連接桿、連接座、夾具和拍照設備，所述套座通過第二調節螺桿配裝在支撐桿上，且位于穩固臂之上，所述固定圓盤固定配裝在套座的一側，且與旋轉圓盤活動連接，所述旋轉圓盤的一側固定配裝塑性緊固座，所述塑性緊固座的活動端配裝緊固螺桿，所述連接桿套座在塑性緊固座上，所述連接桿的一端配裝連接座，所述連接座的底部鉸接夾具，所述夾具與拍照設備配裝。

本發明還提供了基于視覺測量的手持式葉片無損測量方法，主要包括以下步驟：

S1：葉片圖像獲取，將生長在樹枝上的待測葉片靜置于于采樣板中間的玻璃板上，并將個邊長為3cm的白色正方形紙板作為參照物放置于待測葉片旁邊，通過拍照設備進行拍照；

S2：圖像預處理，將S1得到的圖像通過拍照設備自帶的處理系統進行圖像預處理，去除陰影面積；

S3：圖像處理，將預處理得到圖片格式調整為灰度圖像，并將灰度圖像依次進行圖像增強和葉片邊緣檢測；

S4：圖像標記，將S3處理得到的圖片傳遞給計算機，并通過計算機的MATLAB圖像處理分析軟件得到待測葉片的像素值和參照物的像素值，并將待測葉片的像素值和參照物的像素值分別標記為P₀和P₁，將P₀和P₁輸送至計算機中；參照物的實際面積S₁確定，S₁＝9cm²，并將S₁直接輸入至計算機中；