一種闊葉植物葉脈測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及植物的葉脈結(jié)構(gòu)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種闊葉植物葉脈測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]植物葉子的葉脈是葉子的重要器官，對(duì)于判斷植物的發(fā)育和生長(zhǎng)狀態(tài)具有重要的作用。葉子與葉莖相連的葉脈，稱(chēng)為主脈，它的寬度在0.5-2_之間，是葉子從根部獲得營(yíng)養(yǎng)和水份的唯一通道；主脈的另一端到達(dá)葉子的頂端，從正面看，主脈是一條淺綠的細(xì)線(xiàn)(葉子的其它部分顏色較之更深)，稍稍呈弧線(xiàn)(近似于直線(xiàn))；從葉子背面看，主葉脈突起約0.1mm-1mm,顏色與葉子的其它部分顏色反差不大?，F(xiàn)有的方法是通過(guò)攝像機(jī)直接獲取葉子圖像并通過(guò)計(jì)算機(jī)程序分析色差識(shí)別葉脈。但由于葉脈和葉面的顏色相近，并且葉脈與葉子的色差并不一定是均勻不變的，往往難以準(zhǔn)確識(shí)別，使其實(shí)際應(yīng)用的效果受到很大的局限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述現(xiàn)有的不足，而提供一種闊葉植物葉脈測(cè)量方法，從而獲得清晰的葉脈結(jié)構(gòu)圖像，準(zhǔn)確地識(shí)別葉脈的位置以及估計(jì)葉脈的長(zhǎng)度和寬度，有效應(yīng)用于葉脈相關(guān)的科學(xué)研究。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:一種闊葉植物葉脈測(cè)量方法，該測(cè)量方法的具體步驟如下:
[0005]a.將闊葉植物葉片固定于可移動(dòng)平臺(tái)上；
[0006]b.采用垂直光源照射葉片，并通過(guò)攝像機(jī)拍攝一幀圖像，通過(guò)圖像中的像素點(diǎn)(X，y)確定葉片邊界，通過(guò)邊界坐標(biāo)計(jì)算出葉片的長(zhǎng)度、寬度、面積；
[0007]C.向可移動(dòng)平臺(tái)臺(tái)面成45°夾角投射一束帶狀光，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)可移動(dòng)平臺(tái)沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，葉尖方向與運(yùn)動(dòng)方向一致；
[0008]d.絲桿每轉(zhuǎn)動(dòng)若干度數(shù)后，通過(guò)攝像機(jī)在帶狀光照區(qū)垂直上方捕捉一幀圖像，并標(biāo)記好平臺(tái)縱向位移量，直到運(yùn)動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)至端點(diǎn)，依次獲得η幅圖像，記為In T2,……、Τη。
[0009]e.向可移動(dòng)平臺(tái)臺(tái)面成45°夾角投射一束與步驟c中帶狀光方向相反的帶狀光，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)可移動(dòng)平臺(tái)沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)；
[0010]f.絲桿每轉(zhuǎn)動(dòng)與步驟d中相同度數(shù)后，通過(guò)攝像機(jī)在帶狀光照區(qū)垂直上方捕捉一幀圖像，并標(biāo)記好平臺(tái)縱向位移量，直到運(yùn)動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)至始點(diǎn)，依次獲得η幅圖像，記為FTn, FTn !, ".,FT1;
[0011]g.對(duì)每一個(gè)滿(mǎn)足n> = k> = I的k,對(duì)任意M> = x> = I,通過(guò)從圖像Tk獲得的光照區(qū)前邊界集合上的前邊沿點(diǎn)為(x，y)，通過(guò)從圖像？1；獲得的光照區(qū)前邊界集合上的后邊沿點(diǎn)的坐標(biāo)(X，z)，設(shè)原光照區(qū)橫坐標(biāo)為X的前后邊沿點(diǎn)為y。，則如果I y-z I >0.2mm則將(X，(y+z)/2)標(biāo)記為葉脈部位對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，得到點(diǎn)集合YM，計(jì)算出主葉脈位置，長(zhǎng)度和平均寬度；
[0012]h.向可移動(dòng)平臺(tái)臺(tái)面成25°夾角投射一束帶狀光，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)可移動(dòng)平臺(tái)沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，葉尖方向與運(yùn)動(dòng)方向一致；
[0013]1.絲桿每轉(zhuǎn)動(dòng)與步驟d中相同度數(shù)后，通過(guò)攝像機(jī)在帶狀光照區(qū)垂直上方捕捉一幀圖像，并標(biāo)記好平臺(tái)縱向位移量，直到運(yùn)動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)至始點(diǎn)，依次獲得η幅圖像，記為ET1, ET2,…，ETn;
[0014]j.通過(guò)圖像ET1, ET2,…，處理得到各個(gè)二級(jí)葉脈的分?jǐn)鄮罟鈭D像，并識(shí)別各個(gè)二級(jí)葉脈起始點(diǎn)位置和其與主葉脈夾角，結(jié)合主葉脈和葉子邊界，統(tǒng)計(jì)二級(jí)葉脈數(shù)量和平均長(zhǎng)度。
[0015]進(jìn)一步，測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)遮光盒遮擋外部關(guān)線(xiàn)干擾。
[0016]進(jìn)一步，優(yōu)選絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)度數(shù)設(shè)置為5度。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明利用了葉脈在葉子背面的凸起形狀在該光照環(huán)境下照射區(qū)邊沿發(fā)生位移的特性，通過(guò)攝像機(jī)獲取帶狀光照射葉子后形成的圖像，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)程序識(shí)別帶狀光邊沿的位移部位，計(jì)算出照射區(qū)邊沿位移量，通過(guò)位移量大于臨界值來(lái)識(shí)別葉脈的位置，通過(guò)呈直角對(duì)射雙帶狀光照射葉子后擴(kuò)大帶狀光在凸起部位形成的位移量等于單束帶狀光產(chǎn)生的位移的2倍，提高識(shí)別的準(zhǔn)確性，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制雙帶狀光掃描路徑，獲得位移部位的連續(xù)性、延伸方向等特征。本發(fā)明對(duì)闊葉植物具有普遍的適用性，可較快捷、便捷的獲得清晰的葉脈結(jié)構(gòu)圖像，準(zhǔn)確地識(shí)別葉脈的位置以及估計(jì)葉脈的長(zhǎng)度和寬度，有效應(yīng)用于葉脈相關(guān)的科學(xué)研究。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為單束帶狀光照射葉脈在可移動(dòng)平臺(tái)俯視效果圖；
[0019]圖2為雙束帶狀光照射葉脈在可移動(dòng)平臺(tái)俯視效果圖；
[0020]圖3為主葉脈在45度方向光帶照射的圖像；
[0021]圖4為主葉脈在45度方向光帶照射的圖像經(jīng)過(guò)對(duì)比度銳化后效果圖；
[0022]圖5為二級(jí)葉脈在25度方向光帶照射的圖像；
[0023]圖6 二級(jí)葉脈在25度方向光帶照射的圖像經(jīng)過(guò)對(duì)比度銳化后效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0025]如圖1、圖2所示，一種闊葉植物葉脈測(cè)量方法，該測(cè)量方法的具體步驟如下:
[0026]a.將闊葉植物葉片固定于可移動(dòng)平臺(tái)上；
[0027]b.采用垂直光源照射葉片，并通過(guò)攝像機(jī)拍攝一幀圖像，通過(guò)圖像中的像素點(diǎn)(X，y)確定葉片邊界，通過(guò)邊界坐標(biāo)計(jì)算出葉片的長(zhǎng)度、寬度、面積；
[0028]C.向可移動(dòng)平臺(tái)臺(tái)面成45°夾角投射一束帶狀光，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)可移動(dòng)平臺(tái)沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，葉尖方向與運(yùn)動(dòng)方向一致；主葉脈在45度方向光帶照射下的圖像如圖3所示，經(jīng)過(guò)對(duì)比度銳化后的效果圖如圖4所示；
[0029]d.絲桿每轉(zhuǎn)動(dòng)5°度后，通過(guò)攝像機(jī)在帶狀光照區(qū)垂直上方捕捉一幀圖像，并標(biāo)記好平臺(tái)縱向位移量，直到運(yùn)動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)至端點(diǎn)，依次獲得η幅圖像，記為I\、T2、……、Τη。
[0030]e.向可移動(dòng)平臺(tái)臺(tái)面成45°夾角投射一束與步驟c中帶狀光方向相反的帶狀光，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)可移動(dòng)平臺(tái)沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng)；
[0031]f.絲桿每轉(zhuǎn)動(dòng)5度后，通過(guò)攝像機(jī)在帶狀光照區(qū)垂直上方捕捉一幀圖像，并標(biāo)記好平臺(tái)縱向位移量，直到運(yùn)動(dòng)平臺(tái)移動(dòng)至始點(diǎn)，依次獲得η幅圖像，記為FTn，F(xiàn)Tn 1;…，F(xiàn)