[发明专利]一种植物叶脉流速测量的装置及方法

权利要求书

1.一种植物叶脉流速测量的装置，其特征在于，包括黑色木质框架(2)、分别设置于所述黑色木质框架(2)正后方和正前方的第一黑色卡纸(3)和单反相机(4)、呈一定夹角对称设置于所述黑色木质框架(2)前方两侧的若干蓝色LED灯(1)，所述黑色木质框架(2)中部设置有用于放置植物叶片(10)的第二黑色卡纸(11)，所述黑色木质框架(2)底部设置有用于放置荧光溶液的黑色小容器(9)，所述单反相机(4)通过数据线连接计算机(8)。

2.根据权利要求1所述的植物叶脉流速测量的装置，其特征在于：所述单反相机(4)配置有100 mm定焦微距镜头，镜头前依次安装上一个圆偏光滤镜C-POL(5)、一个橙色滤镜(6)和一个黄色滤镜(7)。

3.根据权利要求1所述的植物叶脉流速测量的装置，其特征在于：设置于所述黑色木质框架(2)前方两侧的蓝色LED灯(1)各为10盏。

4.根据权利要求1所述的植物叶脉流速测量的装置，其特征在于：每盏所述灯蓝色LED灯(1)都配有使其可以单独随意调整角度和控制开关状态的柔性灯座和独立开关。

5.根据权利要求1所述的植物叶脉流速测量的装置，其特征在于：设置于所述黑色木质框架(2)前方两侧的若干蓝色LED灯(1)射出光线之间的夹角θ为85°-95°。

6.根据权利要求1所述的植物叶脉流速测量的装置，其特征在于：所述第一黑色卡纸(3)距离黑色木质框架(2)后方的距离d为300 mm。

7.根据权利要求1所述的植物叶脉流速测量的装置，其特征在于：所述第二黑色卡纸(11)的形状和大小与所要观察的植物叶片(10)的形状和大小相一致。

8.根据权利要求1所述的植物叶脉流速测量的装置，其特征在于：所述荧光溶液分子式为C₂₀H₁₂O₅，是浓度0.3~0.9 g/L的水溶液。

9.一种基于权利要求1至8任一项所述的装置的植物叶脉流速测量方法，其特征在于，包括步骤：

1）将所要观察的植物叶片(10)固定在第二黑色卡纸(11)上，调整植物叶片(10)的上下高度，使其叶柄底部伸入到黑色小容器(9)中；

2）打开单反相机(4)的录像功能，调整单反相机(4)的前后位置使视窗恰好能拍摄到整个植物叶片(10)；

3）打开所有蓝色LED灯(1)，转动圆偏光滤镜C-POL使拍摄到的画面上的反光最大程度地削弱；

4）开始录像，同时往黑色小容器(9)中注入配置好的荧光溶液，直至没过叶柄底部；

5）观察荧光溶液的流动过程，待荧光溶液流满整个叶片时即停止录像，并将所录的视频数据保存至计算机(8)中；

6）将视频每隔一定的帧数抽帧得到图片，然后选取最后一帧的图片将其转化为灰度图；

7）在灰度图上选取一个适合的阈值，可以将其转化为二值图，然后通过骨架化算法提取出植物叶脉图，按照顺序将叶脉进行编号；

8）对于选定的一根叶脉，反复对比录像，选取所要测量的溶液在该叶脉中流动的一段时间，其所对应的帧区间为[A, B]；

9）选取A帧和B帧的图片，分别将其转化为灰度图，并与第一帧图片的灰度图进行相差操作，得到所选定叶脉分别在A帧和B帧时的亮度值；

10）对于A帧和B帧时的两个亮度值，通过对比选取一个合适的阈值，可以分别得到荧光溶液在这两个时刻在所选叶脉中所流到的最远位置；

11）通过MATLAB软件中读取的这两个最远位置的坐标值进行计算，得到荧光溶液在这两个时刻所对应的时间内流过的距离，最后再除以该时间段即可计算出所选定叶脉在该时间段内的流速。