基于机器视觉绿色植物（树木、作物）叶片颜色形态识别系统

本文为软件功能展示，如需使用或基于此开展二次开发，可联系博主共享。

注：由于图片大小限制，本文图片在上传时图片中部分文字显示不清楚，已做局部放大处理。

目录

一、系统简介... 3

二、系统主要功能... 3

2.1、系统可实现的叶片识别... 3

2.2、系统可解析叶片信息... 3

三、系统使用... 3

3.1系统使用前准备工作... 3

3.2系统使用说明... 4

四、运行环境... 8

五、软件准确度检验... 8

5.1．试验材料... 8

5.2．试验仪器... 8

5.3．数据分析处理方法... 8

5.4．结果与分析... 8

 一、系统简介

      软件基于计算机视觉解析技术，实现黄瓜离体叶片和原位叶片两种形式的快速测量并电子化，能够便捷、准确测定叶片信息，最终在测量精确度与现有科研手段同等的基础上，降低农业试验的复杂性与成本，并进一步提升工作效率。

二、系统主要功能

2.1、系统可实现的叶片识别

1、通过打开已有照片进行叶片分析

2、通过外接可照相设备实时进行叶片分析 

2.2、系统可解析叶片信息

1、叶面积：可实现自动解析与手动调整两类；2、叶片周长：可实现自动解析与手动调整两类；3、叶片长宽：可实现自动解析与手动调整两类；4.绿色叶片面积和枯叶面积自动解析

三、系统使用

3.1系统使用前准备工作

1、如何进行叶片拍照及拍照规范

（1）需参考板一块进行畸变校准，参照挡板的设置，根据叶片大小，需要不小于叶片的方形参考版一块。（如图）

（2）叶面积的采集，需注意3点

    1）叶片需置于坐标纸参照挡板范围内并压平；

    2）需尽量保证数码摄像头与参照挡板平行（小于45°，本软件可自动校准），以保证叶面积不变形或少变形，减少测量误差。

2、相片导入计算机 通过数据线将所得相片导入计算机。

3.2系统使用说明

1、打开系统主界面如图1所示，主要包括作物叶片识别的两种形式，关于我们和帮助。

 

图1  系统主界面

2、点击上图“打开图片处理方式”出现如图2所示界面 左侧为操作功能区，分五步，用户可根据实际情况及需求进行选择。

图2  “打开图片处理方式”

图像放大显示，按钮信息

3、叶片信息提取操作

（1）如图所示，进行第一步操作，选择所分析叶片是单个叶片还是多个叶片。（单叶片计算本说明将不做介绍）

（2）如图所示，第二步操作，选择“打开叶片图片”按钮，找到需要分析的叶片图片，如下图所示  。

图3 第二步-打开需要分析叶片

（3） 打开图片：如图所示，进行第三步操作，叶片畸变校准，进行参考面积畸变校准（可选择不校准、选取参考面积、四边形校准、圆形校准，以及手动选择四个位置进行校准），本说明校准面积设置为 169cm2（用户可根据实际参考面积设置），畸变校准完成后效果图如图4所示。

图4 截取后效果图

（4）叶面积预提取：如图所示，进行第四步操作，选择“叶面积预处理”按钮，在右侧“作物叶面积结果展示区”出现叶片结果（图5所示），获得绿色叶片部分。

图5 第四步-叶面积预处理

（5）叶片周长-长宽-绿叶-枯叶计算：如图2所示，第四步操作，选择“面积-周长-长宽计算”按钮，在右侧“面积-周长-长宽结果展示区”出现叶片结果（图6所示）。

 

图6 第四步-叶面积周长长宽计算

测量结果放大显示

（7）结果保存：如图2所示，进行第五步操作，可看到目前打开的图片的名称，对应编号默认“1-1”，用户可根据试验需求自己填写，之后点击“保存”按钮即可完成所所解析叶片保存（图7所示） ，保存结果为txt文本和被处理图片（图8所示），保存路径为软件安装路径。

 

图7 第五步-叶片解析结果保存设置

 

图8  第五步-叶片解析保存结果

四、运行环境

         Windows 7及以上；NET Framework 3.5及以上。

五、软件准确度检验

    本软件图像识别方法已通过与坐标纸法、复印比重法对比，进行了稳定性的分析。结果表明：本软件图像识别方法与坐标纸法测定的结果无显著差异（配对检验P(p>|t|)=0.872>0.05），复印比重法测定的结果较坐标纸法显著偏高。本软件图像识别方法较坐标纸法更为便捷、准确，可作为一种新的叶面积测定法推广使用。

5.1．试验材料

黄瓜花果期叶片，共选取30片。

5.2．试验仪器

    称重天平型号为TXB6200L，生产厂家SHIMADZU，精度为万分之一；拍照相机型号为佳能G12；打印机为HP 2600jet，打印硒鼓为原装硒鼓；打印纸张为得力莱茵河多功能复印纸(No.7401)。

5.3．数据分析处理方法

    以Excel 2007完成数据整理，以SPSS 19.0完成统计分析。

5.4．结果与分析

1、 本软件图像识别方法与坐标纸法测定结果比较

    本软件图像识别方法与标准的坐标纸法对30片叶片的测定均值分别为36.18 cm2、36.23 cm2（见表1），两者测定结果的相关系数较高，达到0.972，线性相关系数可通过显著性检验（见图9）。

表1  3种方法测定同一样本的基本统计

统计指标	坐标纸法	本软件图像识别方法	复印比重法
均值/cm2	36.18	36.23	38.20
标准差	5.88	6.02	6.39
标准误	1.09	1.12	1.19
变异系数/%	16.25	16.62	16.73

 

图9  数字照片解析法及坐标纸法测定叶片面积

本软件图像识别方法与坐标纸法测定结果进行配对检验，结果表明：本软件图像识别方法与坐标纸法测定结果无显著差异，P(p>|t|)=0.872>0.05（见表2），因此本软件图像识别方法可作为叶片测定一种新方法。

表2  本软件图像识别方法、复印比重法分别与坐标纸法测定结果进行配对检验

与坐标纸法比较的方法	t统计	Df	P>|t|
本软件图像识别方法	-0.162	29	0.872
复印比重法	-8.075	29	0.000