葉面積測定儀基于矩形框的幾何校正方法(參考版)
2025-06-29 08:34本頁面
【正文】 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)傳輸和葉面積測量于一體的LAS 葉面積測量系統(tǒng)，有待進(jìn)一步的研究。如在葉面積測量過程中常常需要繪制矩形框，圖像導(dǎo)入等操作，特別是在無損測量時(shí)總需要用白紙帶蓋住葉柄，極不方便。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，為葉面積的測量提供了切實(shí)可行的新方法。當(dāng)一次測量20 片葉片時(shí)，葉片測量速度能達(dá)到5 片/s。 2）GCCA 法繼承了數(shù)字?jǐn)z影圖像處理法的優(yōu)勢，是一種快速的植物葉面積測定方法。針對(duì)GCCA 法，編制了LAS 軟件，并與坐標(biāo)紙法、長寬系數(shù)法、Photoshop 法進(jìn)行了比較，得出如下結(jié)論： 1）GCCA 法是一種測量精度較高、穩(wěn)定性較好、適用范圍較廣的測量方法。如果一次同時(shí)測量20 片葉片， s。結(jié)果表明：平均測量1 片葉片，坐標(biāo)紙法用時(shí)415 s，長寬系數(shù)法用時(shí)13 s，Photoshop 法用時(shí)8 s， s。而Photoshop 法測量結(jié)果變異度大，測量結(jié)果相對(duì)不穩(wěn)定。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]。 表3 測量結(jié)果表明：1）在傾斜拍照的情況下，Photoshop 法測量相對(duì)誤差雖然也隨著葉面積增大而有減小的趨勢，但相對(duì)于垂直拍照，其測量誤差顯著增大； 2）表3 中水稻葉傾斜測量相對(duì)誤差遠(yuǎn)大于其他兩種葉型測量相對(duì)誤差還表明，Photoshop 法不適合測量長條形的葉片； （3）GCCA 法的測量精度受圖像傾斜失真的影響較小。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，P= 。 4）GCCA 法測量精度并不隨葉片形狀和葉片大小變化而變化。Photoshop 法人為因素影響較大，容差的選擇直接關(guān)系到測量結(jié)果的精度； 3）長寬系數(shù)法測量誤差整體較大。共4 個(gè)方向拍照，并用坐標(biāo)紙法、Photoshop 法和GCCA 法測量各葉片的面積，測量結(jié)果見表3。、側(cè)對(duì)著矩形框俯視60176。為了驗(yàn)證GCCA 法的測量精確度及其使用范圍，對(duì)gpgpgp3 和gp4 進(jìn)行垂直拍照，選擇坐標(biāo)紙法為標(biāo)準(zhǔn)方法，分別用長寬系數(shù)法[28]、Photoshop 法及GCCA 法測量各葉片面積，測量結(jié)果見表2，其中坐標(biāo)紙法和長寬系數(shù)法是直接測量，GCCA 法和Photoshop 法是通過Photoshop 和LAS 軟件掃描圖像間接得到。圖8 默認(rèn)條件下運(yùn)行界面圖 3 結(jié)果與分析 選取水稻葉、銀杏葉、黃瓜葉（這3 種葉片的選取具有普遍性，能代表常見葉片形狀，如狹長形、扇形以及不規(guī)則形狀等）各5 片為研究對(duì)象，接著把5 片水稻葉分別命名為aaaaa5，銀杏葉命名為bbbbb5，黃瓜葉命名為ccccc5。其中，圖8b 為LAS軟件對(duì)原圖像進(jìn)行GCCA 法處理后的圖像，圖8c 為圖8b 各葉片的統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果。 2）用相機(jī)拍照，注意要保證矩形框在成像范圍內(nèi)。采用公式（6）計(jì)算各葉片的面積， Framework4 自帶的SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)刪除和數(shù)據(jù)導(dǎo)出等功能。注：圖中數(shù)字3 是LAS 軟件對(duì)葉片自動(dòng)進(jìn)行的編號(hào)。圖6b 掃描效果如圖7。LAS 軟件可以獲取每一個(gè)連通域的像素總數(shù)以及矩形框總像素。幾何校正后，基本消除傾斜失真對(duì)葉面積測量的影響。采用矩形框幾何校正法和雙線性插值法，圖6 為幾何校正前后圖。 Framework 類庫中LockBits函數(shù)實(shí)現(xiàn)內(nèi)存鎖定，并返回BitmapData 類型數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的快速操作；采用自定義法為默認(rèn)灰度方法，++，見圖4；采用式（3）為灰度變換方法，經(jīng)灰度變換得到效果圖5a，重新統(tǒng)計(jì)出灰度直方圖并進(jìn)行插值處理，得到光滑的直方圖，見圖5b；采用中值濾波法去噪；采用OTSU 法、迭代法和手動(dòng)選擇法為灰度圖二值化方法，以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域與背景區(qū)域的分
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