[发明专利]一种基于手机的快速检测叶片面积的方法及装置

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背景技术

本发明涉及一种叶片面积的检测方法，具体地说是涉及一种基于手机的快速检测叶片面积的方法及装置。叶片是植物进行光合作用合成有机物的重要器官，也是植物进行蒸腾的主要途径。研究植物叶片的各种参数对植物的生长发育、作物产量以及栽培管理等都具有十分重要的意义。建立方便、快速、准确的植物叶片分析方法，对于调整群体结构、充分利用光热资源，从而指导作物栽培密度及合理施肥以获得作物高产有着重要的意义。

叶面积是作物栽培和育种实践中常用的指标，是农作物的产量和品质的评价指标，也是理想株型选育、测定害虫危害损失的重要指标，利用该参数可计算作物的用水量、蒸腾作用及产量等，也可分析植物的生长状况，并且建立植物生长模型。叶片是植物进行光合作用合成有机物的重要器官，叶面积的大小在一定程度上直接影响着农作物的产量。植物学研究人员在野外考察时，时常需要获取植物叶片的面积。因此建立方便、准确的叶面积测定方法，对于指导农业生产实践活动，制定高产、优质和高效的栽培技术措施具有积极的意义。

目前常用的方法有两大类：一类是破坏性叶片面积测定方法，包括方格法、称重法、像素扫描法等方法，这些方法不能活体测量，将会损坏叶片；第二类是非破坏性叶片面积测定方法，包括回归法、图像处理法和光电法等方法。目前的图像处理法是用各种成像设备将叶片图像采集为数字图像，再传到计算机后用Matlab或自己编程实现面积测量，总的来说，这些都方法比较复杂，过程较为繁琐。

（1）破坏性叶片面积测定方法

破坏性叶片面积测定方法必须在采摘叶片后进行测定，这样不仅取样不方便，破坏植物体，而且还要花费大量的时间，也无法对同一叶片进行动态测定。具体的方法有：

a、方格法

把叶片整体轮廓描在准备好的、绘制有一定边长的方格计算纸上，统计叶片轮廓所占据的方格数。在统计方格数时规定：如果叶片轮廓边缘覆盖了方格面积的二分之一以上，按一介方格统计；如果叶片轮廓边缘所覆盖的方格面积不足方格的二分之一以上，则舍去不予统计。最后把叶片所占的方格数进行统计，求出所有方格的面积之和，即为叶片的面积。这种方法的精度受到方格大小的影响，方格越小，精度越高，但同时带来很大的工作量；方格面积取得较大时，虽然可以减少工作量，但是测量精度比价低。另外，该方法对不规则的叶片测量更为困难。

b、称重法

称重法大致可以分为两种。一种是采用质地均匀的标准纸，分析得到标准纸的单位重量面积；然后将叶片平铺覆盖在标准纸上，沿着叶片边缘剪下标准纸（或者复印得到叶片轮廓在标准纸上的投影，沿着投影线剪下标准纸），用电子天平测量剪下标准纸的重量，用测量得到的标准纸重量乘以标准纸的单位重量面积，得到叶片的重量。另一种是基于相近叶位叶片的比叶重（单位面积下的叶片质量）相对稳定的原理，通过预先测定采样区部分叶片的叶面积与这些叶片相应的干重的比值得到比叶重；然后通过测量得到被测叶片的干重，再换算得到相应叶片的面积，这种方法在一定程度上可以减少工作量。第一种称重法的测量精度受到标准纸剪裁精度的影响，第二种称重法的测量精度与叶片比叶重的变异程度相关。

c，像素扫描法

把被测定的叶片采摘下来后，通过扫描仪扫描测定叶片与标准参照物所占的像素；通过其他辅助方法或软件，如Photoshop、Matlab等方法，分别获取两者的像素；通过参考标准计算得到一个像素所占的面积，然后以该值与叶片所占像素个数的乘积作为叶片的面积。这种方法可以精确测量得到叶片面积，但是需要把叶片采摘下来，同时还需要对扫描的图像进行分割、去噪等操作，因而测量步骤比较繁杂。

（2）非破坏性叶片面积测定方法

非破坏性叶片面积测定方法可以在不损害叶片的前提下，连续对叶片面积进行测定，主要方法有：

a、回归法

这种方法通常是根据不同叶片的特征，选取叶片的几个关键特征数值，建立这些特征数值与被测叶片面积间的函数回归关系，而实现对叶片的非破坏测定。如一般情况下选择若干将要测定的叶片，分别测定叶片的面积、长和宽，建立叶片长与宽的乘积作为自变量、叶片面积作为依变量的回归方程，来实现对预测叶片面积的估算。这种方法可以在不损害叶片的条件下动态测定叶片的面积。这种方法需要在测量前事先测量大量叶片建立回归方程，而且测量误差较大。

b、数码相机图像法