本實(shí)用新型涉及一種茶葉葉片參數(shù)測(cè)量裝置領(lǐng)域，具體說(shuō)涉及一種基于圖像處理技術(shù)的茶葉病斑類(lèi)型識(shí)別和病斑面積參數(shù)自動(dòng)化測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

茶葉中含有機(jī)化學(xué)成分達(dá)四百五十多種，無(wú)機(jī)礦物元素達(dá)四十多種。茶葉中的有機(jī)化學(xué)成分和無(wú)機(jī)礦物元素含有許多營(yíng)養(yǎng)成分和藥效成分。每天喝茶，可降低心腦血管發(fā)病和死亡風(fēng)險(xiǎn)，有研究發(fā)現(xiàn)，不喝茶的人高血壓的發(fā)病率為10.55％，常喝茶的人為6.95％，茶的確有一定的降壓作用。喝茶還能消除疲勞、提神、消食、利尿解毒、防止齲齒、消除口臭，茶還是堿性飲料，有利于酸性體質(zhì)。

茶葉病蟲(chóng)害對(duì)茶葉品質(zhì)的影響很大。主要病害有茶云紋葉枯病，茶輪斑病、茶赤葉斑病、苔蘚、地衣等。

現(xiàn)有的葉片參數(shù)相關(guān)測(cè)量技術(shù)主要集中在葉面積、葉長(zhǎng)、葉寬和長(zhǎng)寬比等常規(guī)參數(shù)的測(cè)量，也有一些研究人員對(duì)葉片病斑類(lèi)型進(jìn)行測(cè)量研究，但未見(jiàn)對(duì)茶葉病斑類(lèi)型識(shí)別和面積測(cè)量的研究。

因此，提供一種操作容易，且能夠快速準(zhǔn)確的對(duì)含有病斑的待測(cè)茶葉進(jìn)行識(shí)別和面積測(cè)量并進(jìn)行單位換算，為茶園管理提供參考的測(cè)量裝置，是一個(gè)值得的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型提供了一種能夠快速準(zhǔn)確的對(duì)含有病斑的待測(cè)茶葉進(jìn)行識(shí)別和面積測(cè)量并進(jìn)行單位換算，為茶園管理提供參考的茶葉病斑類(lèi)型識(shí)別和病斑面積參數(shù)測(cè)量裝置。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

茶葉病斑類(lèi)型識(shí)別和病斑面積參數(shù)測(cè)量裝置，包括底座9，設(shè)置在底座9中央的待檢測(cè)病斑葉片7，以及位于待檢測(cè)病斑葉片7左側(cè)的葉病斑類(lèi)型標(biāo)本6和位于待檢測(cè)病斑葉片7右側(cè)的黑色正方形單位面積參照物10；所述的底座9兩側(cè)設(shè)置有支撐桿裝置，以及設(shè)置在支撐桿裝置上的高分辨率攝像裝置；

所述的底座9中央設(shè)置有放置的待測(cè)病斑葉片7，以及位于待測(cè)病斑葉片7四周的測(cè)量區(qū)域虛線框8；所述的葉病斑類(lèi)型標(biāo)本6位于測(cè)量區(qū)域虛線框8的左側(cè)，且三個(gè)并列設(shè)置，每個(gè)葉病斑類(lèi)型標(biāo)本四周均設(shè)置有標(biāo)本矩形虛線區(qū)5；所述的黑色正方形單位面積參照物10位于測(cè)量區(qū)域虛線框8的右側(cè)，且四周設(shè)置有黑色正方形單位面積參照物矩形虛線框11；

所述的支撐桿裝置包括垂直設(shè)置在底座9邊緣左側(cè)的垂直支撐桿裝置和右側(cè)的右縱支撐桿15，以及設(shè)置在垂直支撐桿裝置和右縱支撐桿15上，且兩端分別連接的橫向支撐桿裝置；

所述的垂直支撐桿裝置包括左縱向支撐桿3，以及位于左縱向支撐桿3下部?jī)蓚?cè)的兩個(gè)構(gòu)造成三角形狀的固定支撐桿4；

所述的垂直支撐桿裝置包括縱向支撐桿3，所述的縱向支撐桿3的中間處通過(guò)兩個(gè)固定支撐桿4組合成三角形結(jié)構(gòu)，并與固定支撐桿4的一端與底座9通過(guò)第一螺旋按鈕12組合固定連接；

所述的橫向支撐桿裝置包括橫向支撐桿1，所述的橫向支撐桿1的兩端設(shè)置有套桿切口13，套桿切口13內(nèi)分別穿有左縱向支撐桿3和右縱向支撐桿15；所述的左縱向支撐桿3和右縱向支撐桿15通過(guò)設(shè)置在橫向支撐桿1上的兩端的固定旋鈕16對(duì)左縱向支撐桿3與橫向支撐桿1的固定高度進(jìn)行限位；所述的橫向支撐桿1的靠近中間設(shè)置有攝像設(shè)備測(cè)量放置窗口14,所述的攝像設(shè)備測(cè)量放置窗口14上設(shè)置有高分辨率攝像設(shè)備2。

積極有益效果：本實(shí)用新型測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備堅(jiān)固，操作簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)對(duì)含有病斑的待測(cè)茶葉樣本的快速測(cè)量；測(cè)量方法能夠有效、準(zhǔn)確地測(cè)量待測(cè)葉片樣本病斑類(lèi)型和面積等參數(shù)，為茶葉研究管理人員提供有價(jià)值的參考數(shù)據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖3為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖三；

圖中為：橫向支撐桿1、高分辨率攝像設(shè)備2、左縱向支撐桿3、固定支撐桿4、標(biāo)本矩形虛線區(qū)5、葉病斑類(lèi)型標(biāo)本6、待測(cè)病斑葉片7、測(cè)量區(qū)域虛線框8、底座9、黑色正方形單位面積參照物10、黑色正方形單位面積參照物矩形虛線框11、第一螺旋按鈕12、套桿切口13、攝像設(shè)備測(cè)量放置窗口14、右縱向支撐桿15、固定旋鈕16。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明：

如圖1所示，茶葉病斑類(lèi)型識(shí)別和病斑面積參數(shù)測(cè)量裝置，包括底座9，設(shè)置在底座9中央的待檢測(cè)病斑葉片7，以及位于待檢測(cè)病斑葉片7左側(cè)的葉病斑類(lèi)型標(biāo)本6和位于待檢測(cè)病斑葉片7右側(cè)的黑色正方形單位面積參照物10；所述的底座9兩側(cè)設(shè)置有支撐桿裝置，以及設(shè)置在支撐桿裝置上的高分辨率攝像裝置；

所述的底座9中央設(shè)置有放置的待測(cè)病斑葉片7，以及位于待測(cè)病斑葉片7四周的測(cè)量區(qū)域虛線框8；所述的葉病斑類(lèi)型標(biāo)本6位于測(cè)量區(qū)域虛線框8的左側(cè)，且三個(gè)并列設(shè)置，每個(gè)葉病斑類(lèi)型標(biāo)本四周均設(shè)置有標(biāo)本矩形虛線區(qū)5；所述的黑色正方形單位面積參照物10位于測(cè)量區(qū)域虛線框8的右側(cè)，且四周設(shè)置有黑色正方形單位面積參照物矩形虛線框11；

所述的支撐桿裝置包括垂直設(shè)置在底座9邊緣左側(cè)的垂直支撐桿裝置和右側(cè)的右縱支撐桿15，以及設(shè)置在垂直支撐桿裝置和右縱支撐桿15上，且兩端分別連接的橫向支撐桿裝置；

所述的垂直支撐桿裝置包括左縱向支撐桿3，以及位于左縱向支撐桿3下部?jī)蓚?cè)的兩個(gè)構(gòu)造成三角形狀的固定支撐桿4；

所述的垂直支撐桿裝置包括縱向支撐桿3，所述的縱向支撐桿3的中間處通過(guò)兩個(gè)固定支撐桿4組合成三角形結(jié)構(gòu)，并與固定支撐桿4的一端與底座9通過(guò)第一螺旋按鈕12組合固定連接；

如圖2、圖3所示，所述的橫向支撐桿裝置包括橫向支撐桿1，所述的橫向支撐桿1的兩端設(shè)置有套桿切口13，套桿切口13內(nèi)分別穿有左縱向支撐桿3和右縱向支撐桿15；所述的左縱向支撐桿3和右縱向支撐桿15通過(guò)設(shè)置在橫向支撐桿1上的兩端的固定旋鈕16對(duì)左縱向支撐桿3與橫向支撐桿1的固定高度進(jìn)行限位；所述的橫向支撐桿1的靠近中間設(shè)置有攝像設(shè)備測(cè)量放置窗口14,所述的攝像設(shè)備測(cè)量放置窗口14上設(shè)置有高分辨率攝像設(shè)備2。

實(shí)施例

本實(shí)用新型包括左縱向支撐桿3、橫向支撐桿1、白色底座9；底座9在測(cè)量區(qū)域虛線框8左側(cè)2cm處設(shè)置有三個(gè)病斑類(lèi)型標(biāo)本6和標(biāo)本虛線框5，各標(biāo)本虛線框5之間與虛線框8保持平行且間隔為2cm，右側(cè)2cm處放置有一個(gè)單位面積正方形參照物10，內(nèi)部為純黑色，以便后續(xù)圖像處理操作，主要用于單位面積的標(biāo)定和葉片樣本參數(shù)的面積的轉(zhuǎn)換；測(cè)量區(qū)域虛線框8，將葉片放置在虛線內(nèi)部，方便提取葉片區(qū)域；做縱向支撐桿3與底座9相連，左側(cè)豎向支撐桿中間設(shè)置有兩個(gè)斜向能夠構(gòu)成三角形結(jié)構(gòu)的固定支撐桿4，以固定左縱向支撐桿3；左縱向支撐桿3和右縱向支撐桿15上部與橫向支撐桿1相連；在裝置的上方橫向支撐桿1正對(duì)底座9的測(cè)量區(qū)域虛線框8上方放置一個(gè)高分辨率攝像設(shè)備2，以對(duì)待測(cè)葉片樣本7拍照，拍照時(shí)保持待測(cè)葉片樣本7中心方向與高分辨率攝像設(shè)備2居中垂直，以提高拍攝獲取的樣本的精確度；橫向支撐桿1含有第一螺旋按鈕12和套桿切口13，方便橫向支撐桿1上下調(diào)節(jié)；含攝像設(shè)備測(cè)量放置窗口14，高分辨率攝像設(shè)備2能夠左右移動(dòng)，以調(diào)節(jié)拍攝區(qū)域。

利用茶葉病斑類(lèi)型和面積參數(shù)測(cè)量裝置進(jìn)行病斑類(lèi)型識(shí)別和面積測(cè)量的方法，包括以下三個(gè)步驟：

(一)獲取含待測(cè)葉片和兩側(cè)標(biāo)定物的樣本圖像：通過(guò)高分辨率攝像設(shè)備對(duì)含病斑的茶葉樣本和兩側(cè)的病斑類(lèi)型標(biāo)本和黑色單位面積參照物進(jìn)行拍攝，并將圖像輸送到計(jì)算機(jī)中，以便后續(xù)軟件處理；

(二)樣本圖像預(yù)處理過(guò)程：利用可視化編程語(yǔ)言為開(kāi)發(fā)工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)拍攝的圖像樣本進(jìn)行預(yù)處理，分別定位含病斑的茶葉樣本區(qū)域、左側(cè)的病斑類(lèi)型標(biāo)本和右側(cè)的單位面積參照物區(qū)域，然后分別對(duì)各區(qū)域進(jìn)行不同閾值的二值化處理，主要包含兩個(gè)步驟，第一步進(jìn)行樣本和背景的分離，以便獲取整葉區(qū)域進(jìn)行整葉面積的計(jì)算；第二步，分別計(jì)算三種類(lèi)型的病斑標(biāo)本的顏色最大值和最小值，利用各顏色最值分別對(duì)葉片樣本進(jìn)行二值化，以縮小待遍歷的整葉區(qū)域；

(三)病斑類(lèi)型識(shí)別和面積計(jì)算：首先對(duì)左側(cè)的各病斑類(lèi)型標(biāo)本進(jìn)行特征提取，特征提取方法主要是采用兩層金字塔式的Patch特征，然后對(duì)待測(cè)葉片樣本進(jìn)行不同類(lèi)型的病斑區(qū)域定位，采用由粗到細(xì)的方式進(jìn)行逐步篩選，找到疑似區(qū)域后進(jìn)行與病斑類(lèi)型標(biāo)本歸一化并按照相同的方式提取特征，并與各待測(cè)病斑類(lèi)型標(biāo)本進(jìn)行比對(duì)識(shí)別，相似度超過(guò)指定閾值則認(rèn)為該區(qū)域?qū)儆诋?dāng)前病斑類(lèi)型，最后統(tǒng)計(jì)整葉面積和該病斑區(qū)域的像素點(diǎn)數(shù)量，進(jìn)行面積的換算，最終得到整葉中對(duì)應(yīng)的病斑面積和所占整葉面積比例。

所述的利用茶葉病斑類(lèi)型識(shí)別和面積參數(shù)測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量的方法，包括以下步驟：

(1).獲取含待測(cè)葉片和兩側(cè)標(biāo)定物的圖像樣本：選取單個(gè)待測(cè)的含病斑茶葉樣本7；將待測(cè)葉片樣本7放置在指定測(cè)量區(qū)域虛線框8內(nèi)；選取待測(cè)定的不同類(lèi)型病斑標(biāo)本6，放置在對(duì)應(yīng)的標(biāo)本區(qū)域虛線框5中；設(shè)置好右側(cè)的黑色正方形單位面積參照物10；調(diào)整攝像設(shè)備2拍攝范圍，并對(duì)各區(qū)域進(jìn)行整體拍攝；

(2).對(duì)圖像樣本預(yù)處理：在裝置的上方橫向支撐桿1正對(duì)底座9中測(cè)量區(qū)域虛線框8上方的攝像設(shè)備測(cè)量放置窗口14處放置一個(gè)高分辨率攝像設(shè)備2，以對(duì)待測(cè)葉片樣本7拍照，拍照時(shí)保持葉片中心方向與相機(jī)居中垂直，三種病斑類(lèi)型標(biāo)本6和單位黑色正方形單位面積參照物10分別位于虛線矩形框8的左右兩側(cè)，單位黑色正方形單位面積參照物10的面積為S；主要包含兩個(gè)步驟，第一步進(jìn)行葉片樣本7和底座9白色背景的分離，以便獲取整葉區(qū)域進(jìn)行整葉7面積Szy的計(jì)算；第二步，分別計(jì)算三種類(lèi)型的病斑標(biāo)本6的顏色最大值Cd和最小值Cx，利用各顏色最值分別對(duì)葉片樣本7進(jìn)行二值化，以縮小待遍歷的整葉區(qū)域；按照相對(duì)位置坐標(biāo)對(duì)黑色正方形單位面積參照物10統(tǒng)計(jì)，其對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)數(shù)為N；

(3).病斑類(lèi)型識(shí)別和面積計(jì)算：首先對(duì)左側(cè)的各病斑類(lèi)型標(biāo)本6進(jìn)行特征提取，特征提取方法主要是采用兩層金字塔式的Patch特征，然后對(duì)待測(cè)葉片樣本7進(jìn)行不同類(lèi)型的病斑區(qū)域5定位，采用由粗到細(xì)的方式進(jìn)行逐步篩選，找到疑似區(qū)域后進(jìn)行與病斑類(lèi)型標(biāo)本6歸一化并按照相同的方式提取特征，同時(shí)統(tǒng)計(jì)該區(qū)域的像素點(diǎn)數(shù)量Nb，并與各待測(cè)病斑類(lèi)型標(biāo)本6進(jìn)行比對(duì)識(shí)別，相似度超過(guò)指定閾值則認(rèn)為該區(qū)域?qū)儆诋?dāng)前病斑類(lèi)型，最后根據(jù)第一步統(tǒng)計(jì)整葉面積像素點(diǎn)數(shù)量Nzy和該病斑區(qū)域的像素點(diǎn)數(shù)量Nb，進(jìn)行面積的換算得整葉面積最終得到整葉中對(duì)應(yīng)的病斑面積和所占整葉面積比例為

本實(shí)用新型測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)待測(cè)葉片樣本的快速信息采集；測(cè)量方法能夠快速、準(zhǔn)確地測(cè)量待待測(cè)葉片樣本包括內(nèi)部和邊緣殘缺的面積和周長(zhǎng)，為農(nóng)作物科研人員獲得有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供參考。

以上實(shí)施案例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在所述領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替代及改進(jìn)等，均應(yīng)視為本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。