[发明专利]一种阔叶植物叶脉测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及植物的叶脉结构测量技术领域，具体涉及一种阔叶植物叶脉测量方法。

背景技术

植物叶子的叶脉是叶子的重要器官，对于判断植物的发育和生长状态具有重要的作用。叶子与叶茎相连的叶脉，称为主脉，它的宽度在0.5-2mm之间，是叶子从根部获得营养和水份的唯一通道；主脉的另一端到达叶子的顶端，从正面看，主脉是一条浅绿的细线(叶子的其它部分颜色较之更深)，稍稍呈弧线(近似于直线)；从叶子背面看，主叶脉突起约0.1mm-1mm，颜色与叶子的其它部分颜色反差不大。现有的方法是通过摄像机直接获取叶子图像并通过计算机程序分析色差识别叶脉。但由于叶脉和叶面的颜色相近,并且叶脉与叶子的色差并不一定是均匀不变的，往往难以准确识别，使其实际应用的效果受到很大的局限。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有的不足，而提供一种阔叶植物叶脉测量方法，从而获得清晰的叶脉结构图像，准确地识别叶脉的位置以及估计叶脉的长度和宽度，有效应用于叶脉相关的科学研究。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：一种阔叶植物叶脉测量方法，该测量方法的具体步骤如下：

a.将阔叶植物叶片固定于可移动平台上；

b.采用垂直光源照射叶片，并通过摄像机拍摄一帧图像，通过图像中的像素点(x,y)确定叶片边界，通过边界坐标计算出叶片的长度、宽度、面积；

c.向可移动平台台面成45°夹角投射一束带状光，通过步进电机驱动丝杆顺时针转动带动可移动平台沿水平方向匀速运动，叶尖方向与运动方向一致；

d.丝杆每转动若干度数后，通过摄像机在带状光照区垂直上方捕捉一帧图像，并标记好平台纵向位移量，直到运动平台移动至端点，依次获得n幅图像，记为T₁、T₂、……、T_n。

e.向可移动平台台面成45°夹角投射一束与步骤c中带状光方向相反的带状光，通过步进电机驱动丝杆逆时针转动带动可移动平台沿水平方向匀速运动；

f.丝杆每转动与步骤d中相同度数后，通过摄像机在带状光照区垂直上方捕捉一帧图像，并标记好平台纵向位移量，直到运动平台移动至始点，依次获得n幅图像，记为FT_n,FT_n-1,…,FT₁；

g.对每一个满足n>＝k>＝1的k,对任意M>＝x>＝1,通过从图像T_k获得的光照区前边界集合上的前边沿点为(x,y),通过从图像FT_k获得的光照区前边界集合上的后边沿点的坐标(x,z),设原光照区横坐标为x的前后边沿点为y₀，则如果|y-z|>0.2mm则将(x,(y+z)/2)标记为叶脉部位对应的点，得到点集合YM，计算出主叶脉位置，长度和平均宽度；

h.向可移动平台台面成25°夹角投射一束带状光，通过步进电机驱动丝杆顺时针转动带动可移动平台沿水平方向匀速运动，叶尖方向与运动方向一致；

i.丝杆每转动与步骤d中相同度数后，通过摄像机在带状光照区垂直上方捕捉一帧图像，并标记好平台纵向位移量，直到运动平台移动至端点，依次获得n幅图像，记为ET₁,ET₂,…,ET_n；

j.通过图像ET₁,ET₂,…,ET_n的处理得到各个二级叶脉的分断带状光图像，并识别各个二级叶脉起始点位置和其与主叶脉夹角，结合主叶脉和叶子边界，统计二级叶脉数量和平均长度。

进一步，测量过程中，通过遮光盒遮挡外部光线干扰。

进一步，优选丝杆的转动度数设置为5度。

本发明的有益效果是：本发明利用了叶脉在叶子背面的凸起形状在该光照环境下照射区边沿发生位移的特性,通过摄像机获取带状光照射叶子后形成的图像，经过计算机程序识别带状光边沿的位移部位，计算出照射区边沿位移量，通过位移量大于临界值来识别叶脉的位置，通过呈直角对射双带状光照射叶子后扩大带状光在凸起部位形成的位移量等于单束带状光产生的位移的2倍，提高识别的准确性，通过步进电机控制双带状光扫描路径，获得位移部位的连续性、延伸方向等特征。本发明对阔叶植物具有普遍的适用性，可较快捷、便捷的获得清晰的叶脉结构图像，准确地识别叶脉的位置以及估计叶脉的长度和宽度，有效应用于叶脉相关的科学研究。

附图说明