葉面積測(cè)定儀基于矩形框的幾何校正方法-資料下載頁(yè)
2025-06-26 08:34本頁(yè)面
【正文】 從垂直、正對(duì)著矩形框俯視60176。、側(cè)對(duì)著矩形框俯視60176。和沿著矩形框?qū)蔷€俯視60176。共4 個(gè)方向拍照，并用坐標(biāo)紙法、Photoshop 法和GCCA 法測(cè)量各葉片的面積，測(cè)量結(jié)果見表3。 表2 測(cè)量結(jié)果表明：1）在垂直拍照情況下，GCCA法測(cè)量精度最高，Photoshop 法次之，長(zhǎng)寬系數(shù)法最差； 2）Photoshop 法測(cè)量結(jié)果普遍偏小，這是因?yàn)榫匦慰蚝腿~片的容差選擇不當(dāng)而造的。Photoshop 法人為因素影響較大，容差的選擇直接關(guān)系到測(cè)量結(jié)果的精度； 3）長(zhǎng)寬系數(shù)法測(cè)量誤差整體較大。根據(jù)水稻葉、銀杏葉、黃瓜葉測(cè)量結(jié)果的平均相對(duì)誤差依次增大，進(jìn)一步得到長(zhǎng)寬系數(shù)法的測(cè)量精度隨著葉面形狀復(fù)雜性的增大而減小。 4）GCCA 法測(cè)量精度并不隨葉片形狀和葉片大小變化而變化。通過SPSS 軟件對(duì)水稻葉的相對(duì)誤差和銀杏葉的相對(duì)誤差做兩獨(dú)立樣本t 檢測(cè)，P ，即GCCA 法對(duì)水稻葉和銀杏葉的測(cè)量結(jié)果在精度上沒有顯著性的差異。同理，對(duì)水稻葉的相對(duì)誤差和黃瓜葉的相對(duì)誤差再做兩獨(dú)立樣本t 檢測(cè)，P= 。因此，在垂直拍照情況下，GCCA 法相對(duì)Photoshop 法、長(zhǎng)寬系數(shù)法在精確度上有顯著優(yōu)勢(shì)，其測(cè)量精度不受葉片形狀和葉片大小的影響。 表3 測(cè)量結(jié)果表明：1）在傾斜拍照的情況下，Photoshop 法測(cè)量相對(duì)誤差雖然也隨著葉面積增大而有減小的趨勢(shì)，但相對(duì)于垂直拍照，其測(cè)量誤差顯著增大； 2）表3 中水稻葉傾斜測(cè)量相對(duì)誤差遠(yuǎn)大于其他兩種葉型測(cè)量相對(duì)誤差還表明，Photoshop 法不適合測(cè)量長(zhǎng)條形的葉片； （3）GCCA 法的測(cè)量精度受圖像傾斜失真的影響較小。對(duì)表3 進(jìn)一步分析，求出同一葉片4 種不同方向拍照葉面積的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，計(jì)算結(jié)果如表4 所示。由統(tǒng)計(jì)原理可知，變異系數(shù)可以比較不同均值的樣本間的變異度，能正確地反映資料的精確性[10]。由分析結(jié)果可知，GCCA 法變異系數(shù)遠(yuǎn)低于Photoshop 法，說明GCCA 法測(cè)量結(jié)果重復(fù)性好，測(cè)量結(jié)果更加穩(wěn)定。而Photoshop 法測(cè)量結(jié)果變異度大，測(cè)量結(jié)果相對(duì)不穩(wěn)定。 為了顯示出GCCA 法在速度方面的優(yōu)勢(shì)，本試驗(yàn)還分別用4 種方法對(duì)gpgpgp3 和gp4 進(jìn)行葉片測(cè)量計(jì)時(shí)。結(jié)果表明：平均測(cè)量1 片葉片，坐標(biāo)紙法用時(shí)415 s，長(zhǎng)寬系數(shù)法用時(shí)13 s，Photoshop 法用時(shí)8 s， s。可見，GCCA 法用時(shí)最少，在速度上具有顯著優(yōu)勢(shì)，并且單張圖像中葉片越多，其測(cè)量速度越快。如果一次同時(shí)測(cè)量20 片葉片， s。 4 結(jié)論 本文基于矩形框幾何校正和連通域掃描技術(shù)，提出了一種基于矩形框幾何校正多葉面積測(cè)量方法（GCCA法）。針對(duì)GCCA 法，編制了LAS 軟件，并與坐標(biāo)紙法、長(zhǎng)寬系數(shù)法、Photoshop 法進(jìn)行了比較，得出如下結(jié)論： 1）GCCA 法是一種測(cè)量精度較高、穩(wěn)定性較好、適用范圍較廣的測(cè)量方法。相對(duì)于長(zhǎng)寬系數(shù)法、Photoshop法，其測(cè)量精度受到葉片形狀、大小的變化和圖片傾斜失真的影響較小。 2）GCCA 法繼承了數(shù)字?jǐn)z影圖像處理法的優(yōu)勢(shì)，是一種快速的植物葉面積測(cè)定方法。其測(cè)量速度隨著單張圖片葉片數(shù)量的增大而提高。當(dāng)一次測(cè)量20 片葉片時(shí)，葉片測(cè)量速度能達(dá)到5 片/s。 3）依據(jù)GCCA 法編制成的LAS 軟件，可消除人為因素的影響，大大提高葉面積測(cè)量的互動(dòng)性和通用性。如果用白紙帶蓋住葉片的葉柄，該軟件還可以應(yīng)用于無損測(cè)量，所以GCCA 法既可以應(yīng)用于室內(nèi)，也可以推廣到室外，為葉面積的測(cè)量提供了切實(shí)可行的新方法。LAS 仍然有許多不足之處。如在葉面積測(cè)量過程中常常需要繪制矩形框，圖像導(dǎo)入等操作，特別是在無損測(cè)量時(shí)總需要用白紙帶蓋住葉柄，極不方便。而且當(dāng)葉片較厚時(shí)，由于存邊緣陰影的存在，測(cè)量結(jié)果往往稍稍偏大。因此，如何引入邊緣陰影抑制技術(shù)解決結(jié)果稍稍偏大和如何將LAS 進(jìn)一步完善，開發(fā)出一套數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和葉面積測(cè)量于一體的LAS 葉面積測(cè)量系統(tǒng)，有待進(jìn)一步
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