[发明专利]一种基于手持设备的植物叶片含氮量测量方法和装置

说明书

本发明公开一种基于手持设备的植物叶片含氮量测量方法和装置，属于植物叶片含氮量测量领域。该方法通过手持设备一体化完成对叶片拍照、图像处理和计算，获得叶片的含氮量。该装置包括一个安装有叶片含氮量测量软件的手持设备（4）、一块背景板（1）和一个标定色块组（2）。标定色块组（2）和被测植物叶片（3）分别置于背景板（1）上的不同位置，手持设备（4）位于背景板（1）的正上方。背景板（1）正面的颜色区别于被测植物叶片（3）颜色，标定色块组（2）固定在背景板（1）上，颜色区别于背景板（1）正面颜色及被测植物叶片（3）颜色，且颜色信息已知。该方法和装置能快速、方便、现场实时地测定植物叶片含氮量。

技术领域

本发明涉及一种植物叶片含氮量的测量方法和装置，属于植物叶片含氮量测量领域。具体地说是涉及一种基于手持设备的植物叶片含氮量测量方法，以及一种用于所述测量方法的植物叶片含氮量测量装置。

背景技术

氮素是植物所需营养中最重要的和不可缺少的元素，目前对于植物氮素营养测量的研究已经做了大量的工作，普遍的氮素营养测量方法主要包括以下方面：①土壤氮素测量：土壤氮素的测量主要包括土壤全氮测量，有效氮测量和土壤无机氮测量。该方法成熟，结果稳定、可靠，但操作繁琐、费时，且结果与作物生长的相关性不好；②化学方法测量：化学方法测量是通过化学分析方法找到不同植株器官的氮素营养临界浓度来实现测量的方法。化学方法主要有植株全氮测量和硝酸盐测量。植株全氮含量可以很好地反映作物氮素营养状况，与作物产量也有较好的相关性，且全氮含量测定值相对比较稳定，是一个很好的测量指标。但由于全氮测量操作繁琐，专业要求高、且工作量大，费工、费时、成本高，在推广应用中有一定的局限性。③叶绿素仪含氮量测量：叶绿素计法将植物叶片插入叶绿素计测定部位感光后读出叶绿素值(叶色值)，根据与植株含氮量的关系确定氮素诊断的叶色值。叶绿素计具有体积小、重量轻、携带方便、测定方法简单、不损伤植被、测量准确等特点已被广泛应用。④氮营养失调的外观测量：氮营养失调的外观检测主要包括症状检测、长势长相检测和叶色检测。氮营养失调的外观检测主要包括症状检测、长势长相检测和叶色检测。

准确、快速、及时地对作物氮营养状况做出判断是氮肥合理施用的基础，也是植物营养工作者一直研究的热点课题之一。作物在生长发育过程中对氮素的需求较大，缺氮会直接影响作物的生长和产量，然而氮肥施用过多又会造成肥料利用率下降、作物品质降低，地下水污染和温室气体排放等问题。准确掌握植株的营养状况，才能更合理地进行肥料投入，防止肥料浪费和对环境的污染。因此，建立一个简便、快速、准确的营养诊断方法已成为当务之急。

发明内容

本发明旨在提供一种基于手持设备的植物叶片含氮量测量方法和装置，以提高植物叶片含氮量测量的速度、精确度、现场实时性和便携性。本发明是基于现有手持设备的硬件平台和软件平台。硬件要求要具备拍照、存储等功能。软件系统为支持硬件操作的软件平台，通过安装的自编软件实现植物叶片含氮量测量过程中的摄像头调用，图像处理、统计分析、人机交互和显示等功能。

本发明保护的技术方案要解决的技术问题是：1)如何选择并配置背景板、标定色块组以使背景板、标定色块组、叶片颜色各异并便于测量现场操作简单、便捷以；2)如何利用手持设备获得完整的数码照片；3)如何用手持设备一体化地完成图像处理及获得计算结果以及如何更快捷测量叶片含氮量；

本发明的基于手持设备的植物叶片含氮量测定方法包括以下步骤：

(1)选择拍摄背景与标定色块组：选择一块被测植物叶片颜色相区别的且绿色分量为零的纯色不透明平板作为背景板；在背景板上固定一个标定色块组，标定色块组的每一个色块的颜色为纯色，且不同于背景板和被测植物叶片，且颜色信息已知。

(2)植物叶片图像的采集：将被测植物叶片放在背景板正面，且与标定色块组的位置临近。通过运行安装在手持设备中的软件调用摄像头进行拍摄，采集在背景板区域内，包含被测植物叶片和标定色块组在内的完整的图像，并将图像保存在手持设备的存储卡中。