[发明专利]基于变焦显微图像拍摄系统提取叶表面粗糙度信息的方法

说明书

本发明公开了一种快速、准确的基于变焦显微图像拍摄系统提取叶表面粗糙度信息的方法，包括：步骤1、利用变焦显微图像拍摄系统获取叶片图像；步骤2、获取叶表面粗糙度信息，依次按照如下实施：（1）采用高斯滤波去噪；（2）利用SURF算法寻找相邻两幅拍摄图像的特征点，应用暴力匹配算法BFMatcher进行特征点匹配；（3）对选择的特征点进行标记，基于距离比值筛选特征点；（4）提取筛选后的特征点坐标，设定图像的特征点阈值并舍弃特征点数量小于阈值的图像；（5）计算剩余图像的透视变换矩阵，裁剪剩余图像的公共重合区域；（6）将剩余图像转换成灰度图并分别应用Tenengrad梯度函数或Laplacian梯度函数计算图像深度；（7）获取叶片表面的光学粗糙度信息Ga。

技术领域

本发明涉及植物检测领域，更具体的说，它涉及基于变焦显微图像拍摄系统提取叶表面粗糙度信息的方法

背景技术

润湿性是一个受药液性质、喷雾条件以及叶片特性等多因素影响的非量化因素，它可用来表征液体在叶片表面的粘附与铺展能力。而植物叶表面的粗糙度作为润湿性常用的量化指标之一，与叶片表面微观形态、绒毛、蜡质、气孔等因素密切相关，并可能由于适应环境因素的变化而进一步发生改变。许多研究表明，叶表面粗糙度影响液体在叶片表面的浸润与铺展行为，快速获取叶表面粗糙度信息有助于为化学防治提供用药参考。

目前，非接触式表面粗糙度测量方法主要有原子力显微镜(atomic forcemicroscope，AFM)、移相干涉术(phase shifting interferometry)、扫描电子显微镜(scanning electron microscopy，SEM)、共聚焦激光扫描显微镜(laser confocalscanning microscopy)等。Nairn等使用分形维数方法将植物叶片的冷冻扫描电镜图二维化以获得量化的相对叶表面粗糙度，并探究其与平均粘附百分比、静态接触角、介电常数等指标的相关性。结果表明，300倍放大倍数下的电镜图使用分形维数计算效果最好，且分形值与平均粘附百分比存在很强的相关性。由此可见，目前叶表面粗糙度的计算方法大多依赖扫描电镜等精密的实验室仪器，尽管使用各种精密显微镜或电镜手段能够获得一个相对的叶表面粗糙度信息，但叶表面的粗糙度实质上是三维的，而显微或电镜图片仅仅保留了二维信息，而去掉了高度和深度信息，这在叶表面粗糙度探究上是有局限性的。

然而目前还没有使用变焦显微图像拍摄系统提取叶表面粗糙度信息的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速、准确的提取叶表面粗糙度信息的变焦显微图像拍摄系统，为生物科学的各种应用提供了可行性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于变焦显微图像拍摄系统提取叶表面粗糙度信息的方法，包括：

步骤1、利用变焦显微图像拍摄系统获取叶片图像，所述变焦显微图像拍摄系统包括实验台、微动载物平台、显微镜、相机和电脑，所述显微镜固定在所述实验台的立柱上，所述显微镜与相机直接相连，所述相机连接电脑，所述的微动载物平台包括升降台和差动微分头，所述升降台用于放置叶片，利用差动微分头实现叶片微米级上下移动，过程如下：(1)将叶片置于微动载物平台；(2)调节差动微分头，使在显微镜下叶片处于能看清起伏纹理的相对模糊状态，拍摄第一张图像；(3)以每次1～2μm的转动距离调节差动微分头带动载物平台向上移动，使显微镜镜头与叶片间的距离逐渐减小，每调节一次拍摄一张图像，直至图像从完全模糊到局部清晰再到完全模糊后停止拍摄；