葉面積指數(shù)測定方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及生態(tài)學領域，尤其設及一種葉面積指數(shù)測定方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 葉面積指數(shù)LAULeaf Area Idex)又叫葉面積系數(shù)，是一塊地上作物葉片的總面 積與占地面積的比值。葉面積指數(shù)是反映作物群體大小的較好的動態(tài)指標，亦是表征作物 長勢和預測作物產(chǎn)量的重要農(nóng)學指標之一。
[0003] 目前，葉面積測量方法很多，主要包括紙重法、干重法、長寬系數(shù)法、葉面積儀法、 掃描儀法、回歸方程法等，運些方法都具有各自的優(yōu)點，但同樣存在費時費力、測量具有破 壞性等缺點。
[0004] 隨著計算機圖像處理技術、圖像采集部件CCD的發(fā)展，計算機圖像處理技術逐漸 被用于作物長勢監(jiān)測。因此，如果能夠提供一種可實現(xiàn)方便測量、即時獲取信息且經(jīng)濟有效 的葉面積指數(shù)測量方法將對農(nóng)作物長勢監(jiān)測、產(chǎn)量估算等領域具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術問題是：如何提供一種葉面積指數(shù)測定方法或測定裝置， W實現(xiàn)方便、即時且經(jīng)濟有效地測量葉面積指數(shù)。
[0006] 為此目的，本發(fā)明一方面提出了一種葉面積指數(shù)測定方法，該方法包括W下步 驟：
[0007] 獲取待測植被的冠層圖像；
[0008] 利用圖像處理技術對獲取的冠層圖像進行圖像分割，提取所述冠層圖像中的待測 植被對應的圖像區(qū)域；
[0009] 計算所述待測植被對應的圖像區(qū)域的面積與所述冠層圖像的總面積的比值，得到 所述待測植被的葉面積指數(shù)；
[0010] 對計算出的葉面積指數(shù)與實際測得的葉面積指數(shù)進行擬合，得到所述待測植被的 葉面積指數(shù)模型。
[0011] 優(yōu)選地，所述獲取待測植被的冠層圖像，還包括：
[0012] 在陰天或多云天氣，于10:00~14:00的條件下獲取所述待測植被的冠層圖像。
[0013] 優(yōu)選地，所述利用圖像處理技術對獲取的冠層圖像進行圖像分割，具體為：
[0014] 將所述冠層圖像分成多個子圖像，所述多個子圖像中任一兩個相鄰子圖像之間具 有50 %的重疊區(qū)域；
[0015] 作出每個子圖像的直方圖，選擇直方圖為雙峰直方圖的子圖像，根據(jù)對應的雙峰 直方圖確定該子圖像的闊值；
[0016] 根據(jù)確定出的子圖像的闊值，采用插值法得到所有子圖像的闊值；
[0017] 根據(jù)所有子圖像的闊值對所述冠層圖像進行切割。
[0018] 優(yōu)選地，在利用圖像處理技術對獲取的冠層圖像進行圖像分割前，該方法還包 括：
[0019] 利用色度強度飽和度HIS顏色模型對所述冠層圖像進行處理。
[0020] 優(yōu)選地，所述方法還包括：
[0021] 針對所述待測植被的不同生長時期，分別建立所述待測植被的葉面積指數(shù)模型。
[0022] 優(yōu)選地，該方法還包括：
[0023] 對所述待測植被的葉面積指數(shù)模型進行評價；
[0024] 所述對所述待測植被的葉面積指數(shù)模型進行評價，具體為利用統(tǒng)計量相關系數(shù)的 平方來度量所述葉面積指數(shù)模型的數(shù)據(jù)變異性。 陽02引優(yōu)選地，所述根據(jù)對應的雙峰直方圖確定該子圖像的闊值，具體為：
[00%] 根據(jù)對應的雙峰直方圖采用最佳闊值計算方法確定子圖像的闊值；
[0027] 其中，最佳闊值的計算公式是
[0028] 其中，iii、y,-一分別為背景和物體的均值；0-一圍繞均值的標準偏差；Pi、 P2-一分別為背景和物體的概率。
[0029] 另一方面，本發(fā)明提出一種葉面積指數(shù)測定裝置，其特征在于，包括：
[0030] 圖像獲取單元，用于獲取待測植被的冠層圖像；
[0031] 圖像分割提取單元，用于利用圖像處理技術對獲取的冠層圖像進行圖像分割，提 取所述冠層圖像中的待測植被對應的圖像區(qū)域；
[0032] 葉面積指數(shù)計算單元，用于計算所述待測植被對應的圖像區(qū)域的面積與所述冠層 圖像的總面積的比值，得到所述待測植被的葉面積指數(shù)；
[0033] 葉面積指數(shù)模型建立單元，用于對計算出的葉面積指數(shù)與實際測得的葉面積指數(shù) 進行擬合，得到所述待測植被的葉面積指數(shù)模型。
[0034] 優(yōu)選地，所述圖像分割提取單元，具體包括：
[0035] 所述圖像分割提取單元，具體包括：
[0036] 子圖像劃分模塊，用于將所述冠層圖像分成多個子圖像，所述多個子圖像中任一 兩個相鄰子圖像之間具有50%的重疊區(qū)域；
[0037] 直方圖制作模塊，用于作出每個子圖像的直方圖，選擇直方圖為雙峰直方圖的子 圖像，根據(jù)對應的雙峰直方圖確定該子圖像的闊值；
[0038] 闊值確定模塊，用于根據(jù)確定出的子圖像的闊值，采用插值法得到所有子圖像的 闊值；
[0039] 圖像分割模塊，用于根據(jù)所有子圖像的闊值對所述冠層圖像進行切割。
[0040] 優(yōu)選地，在利用圖像處理技術對獲取的冠層圖像進行圖像分割前，所述圖像分割 提取單元還用于：
[0041] 利用色度強度飽和度HIS顏色模型對所述冠層圖像進行處理。
[0042] 本發(fā)明提供的葉面積指數(shù)測定方法及裝置，可實現(xiàn)葉面積指數(shù)的方便測量、具有 獲取信息及時且經(jīng)濟有效的優(yōu)點，對農(nóng)作物長勢監(jiān)測、產(chǎn)量估算等領域具有十分重要的意 義。
【附圖說明】
[0043]通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，附圖是示意性的而不應理 解為對本發(fā)明進行任何限制，在附圖中： W44] 圖1示出了本發(fā)明實施例提供的葉面積指數(shù)測定方法的流程圖；
[0045] 圖2a示出了本發(fā)明實施例提供的水稻的冠層圖像拍攝效果圖；
[0046] 圖化示出了本發(fā)明實施例提供的玉米的冠層圖像拍攝效果圖；
[0047] 圖3示出了本發(fā)明實施例提供的葉面積指數(shù)測定方法中進行冠層圖像分割的流 程圖； W48]圖4示出了本發(fā)明實施例提供的待測植被的像素提取效果示意圖；
[0049] 圖5示出了本發(fā)明實施例提供的實際葉面積指數(shù)與圖像葉面積指數(shù)擬合回歸示 意圖；
[0050] 圖6示出了本發(fā)明實施例提供的葉面積指數(shù)測定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖7示出了本發(fā)明實施例提供的圖像分割提取單元結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0052] 下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
[0053] 本技術領域技術人員可W理解，除非特意聲明，運里使用的單數(shù)形式"一"、"一 個"、"所述"和"該"也可包括復數(shù)形式。應該進一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措 辭"包括"是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加 一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。
[0054] 本技術領域技術人員可W理解，除非另外定義，運里使用的所有術語（包括技術 術語和科學術語），具有與本發(fā)明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應 該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語，應該被理解為具有與現(xiàn)有技術的上下文中 的意義一致的意義，并且除非被特定定義，否則不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0055] 圖1示出了本發(fā)明實施例提供的葉面積指數(shù)測定方法的流程圖；如圖1所示，本實 施例提供的葉面積指數(shù)測定方法包括W下步驟：
[0056] S1:獲取待測植被的冠層圖像。
[0057] S2:利用圖像處理技術對獲取的冠層圖像進行圖像分割，提取所述冠層圖像中的 待測植被對應的圖像區(qū)域。
[0058] S3:計算所述待測植被對應的圖像區(qū)域的面積與所述冠層圖像的總面積的比值， 得到所述待測植被的葉面積指數(shù)。
[0059] 具體地，分別獲得只含檢測植被的葉片的彩色數(shù)字圖像，由于數(shù)字圖像由成點陣 排列的像素點組成，因此在可W求得每個像素點所等價的真實面積的條件下，可W通過計 算圖像中目標區(qū)域總的像素數(shù)來求出其實際面積。利用計算機圖像處理技術分別統(tǒng)計出圖 像總像素數(shù)Mwii和綠色葉片像素數(shù)M1。。:，從而可知它們的像素數(shù)比，也即面積比： LAI備ge=Mleaf/Msoilo
[0061] S4:對計算出的葉面積指數(shù)與實際測得的葉面積指數(shù)進行擬合，得到所述待測植 被的葉面積指數(shù)模型，W通過所述葉面積指數(shù)模型實現(xiàn)葉面積指數(shù)的測定。
[0062] 本實施例提供的葉面積指數(shù)測定方法操作簡單、測量方便、獲取信息及時且經(jīng)濟 有效，可實現(xiàn)對農(nóng)作物長勢及產(chǎn)量的監(jiān)測和估算。
[0063] 圖2a示出了本發(fā)明實施例提供的水稻的冠層圖像拍攝效果圖；圖化示出了本發(fā) 明實施例提供的玉米的冠層圖像拍攝效果圖。如圖2曰、圖化所示，在上一實施例基礎上，為 減弱光線直接照射造成的反光效應W及減少由于太陽高度角和光線強弱造成的圖像偏差， 優(yōu)選在陰天或多云天氣、并控制于10:00~14:00的條件下拍攝所述冠層圖像。
[0064] 進一步地，圖3示出了本發(fā)明實施例提供的葉面積指數(shù)測定方法中進行冠層圖像 分割的流程圖；如圖3所示，本實施例中利用圖像處理技術對獲取的冠層圖像進行圖像分 割的步驟具體為：
[0065]F1:將所述冠層圖像分成多個子圖像，所述多個子圖像中任一兩個相鄰子圖像之 間具有50%的重疊區(qū)域；
[0066]F2:作出每個子圖像的直方圖，選擇直方圖為雙峰直方圖的子圖像，根據(jù)對應的雙 峰直方圖確定該子圖像的闊值；
[0067]F3:根據(jù)確定出的子圖像的闊值，采用插值法得到所有子圖像的闊值。
[0068]F4:根據(jù)所有子圖像的闊值對所述冠層圖像進行切割。 W例優(yōu)選地，所述根據(jù)對應的雙峰直方圖確定該子圖像的闊值，具體