基于Photoshop图像处理的番茄叶面积测量设计论文

毕业论文中文摘要基于Photoshop图像处理的番茄叶面积测量摘要:以Photoshop软件处理技术为基础，提出一种简化、高精度的作物叶面积测量方案，从数码相机获得的含有参照边框和叶片影像的图像进行分析处理，不仅简化了业务流程，还大大提高了测量的精度，应用于作物叶面积的测量计算,获得十分满意的结果。分析了现有植物叶面积测量方法的特点，提出了一种利用数码相机快速获得叶片图像，并利用图像处理技术的测量方法，该方法实现了对植物叶面积的非破坏性测量，并能保证测量精度。通过对实现数据的比较分析，验证此方法的可行性。关键词：图像处理 叶面积 叶片像素 毕业论文外文摘要Requirements based on image processing tomato leaf areaAbstractBased on imagery processing, a simplified, high-precision crop leaf area measurement program was get, It analyzed and processed images contain the reference frame and pictures of leaves from the scanner, not only simplify the business processes, but also enhance the accuracy of the measurement greatly. It was pleased to measure the crop leaf area .Analysis of the existing methods of measurement of leaf area characteristics. Proposed a fast digital camera images to obtain leaf. And using the measurement method of image processing technology. This method of plant non-destructive measurement of leaf area. And to ensure accuracy. Through comparative analysis of data. Verify the feasibility of this method.Keyword: Imagery Processing  Leaf Area Leaf pixels 目录1 引言12 研究的基本原理与方法12.1传统的测量方法22.2图像处理技术的基本原理32.3基于图像处理技术的叶面积测定方法33 一种新的基于数码相机和Photoshop软件的叶面积测定方法33.1 photoshop简介33.2测量原理43.3图像处理过程43.4计算叶面积面积的实现过程53.4.1获取图像53.4.2图像预处理53.4.3二值化图像83.4.4边缘提取93.4.5计算叶面积94番茄叶面积测量结果与分析11结论13参考文献14致谢15基于Photoshop图像处理的番茄叶面积测量1 引言叶片是植物进行光合作用和蒸腾作用的主要器官，其发育状况和叶面积大小对植物生长发育、抗逆性及产量形成的影响很大，是生理生化、遗传育种、栽培等方面研究经常考虑的重要内容。叶面积指数是单位土地面积上的叶面积，是作物种群结构的一种标志参数，也是表现作物对光能吸收的一个重要的生物学指标，叶片的发育状况和叶面积指数对作物生长发育、抗逆性及产量形成有很大的影响，如何方便、准确地获得作物叶面积，对研究农田小气候、作物生理生化、遗传育种、作物栽培以及调控作物群体结构，充分利用光、温、水资源具有重要的意义。植物叶片也是植物学、农学、数学、计算机图形学等多学科交叉而形成的，是典型的多学科交叉的产物。利用植物生理生态可以精确反映现实植物的形态结构、生长状况及对周围环境的影响，这对植物产量预测、土地生产力评估、资源环境分析、植物生长机理研究、调控植物生长发育及对其环境的反应研究都有着十分重要的意义。图像处理作为一门学科产生于20 世纪60 年代，初期主要应用于航空航天领域。随着计算机软硬件技术水平的提高，借助图像处理技术提取植物叶片的特征，测定植物叶面积的大小，成为越来越多的农业研究者工作的重点，而这些研究也为植物研究与智能农业生产提供参考数据。生成的植物是可以反映现实植物的形态结构，并能获得植物生理生态过程和形态结构的并行过程的共同结果，能够精确地反映现实植物的形态结构，极具真实感，它能帮助我们以一个全新的视角来研究植物，并且有十分广泛的发展前景。叶片是植物最典型的器官之一，它可以看作一个近似的二维平面结构。在某种意义上，叶片包含了重要的植物特征信息，是构建植物器官图像、图形库的重要原始信息。2 研究的基本原理与方法准确快速测算叶面积的方法，对于植物生物学特性的研究和制定科学的栽培技术措施具有重要的意义。并且随着计算机、数码相机等电子产品的普及，研究人员将数字图像处理技术应用于叶面积的测定并取得了很好的效果 ，在测定黄瓜叶面积时，尽管有很多方法可供选择，但是测定的准确性、操作的难易程度、仪器设备、工作条件等因素将影响研究者对测定方法的选择。本试验通过采用数码相机拍照法测定叶面积来综合评价研究各种测定方法的优劣。叶面积测定技术的沿革，可以分为传统方法和基于计算机图像处理技术的图像法，近年来，后者依托计算机技术得以迅猛发展，通过使用通用的计算机、扫描仪设备以及Photoshop软件，寻找一种简便、快速、准确测算作物叶面积的方法。2.1 传统的测量方法当前测定叶面积的方法主要有坐标法、方格法、纸称重法、光电面积仪法、激光面积仪法、求积仪法、鲜重法、系数法等。坐标纸法,这是一种最为原始、也是最为准确的叶面积测量方法，但因其操作繁琐、工作量大而不能应用于日常业务，多用于特殊测量，或作为其他叶面积测定方法定标的依据，比如系数法求取叶面积校正系数时就使用该法。系数法,采用直尺测量叶片的最大长度和宽度，乘以校正系数后得到叶面积。作物的校正系数受作物的品种（叶片的遗传形状）、叶龄和生长状况等诸多因素的影响较大，有的作物叶片形状复杂，甚至取自同一植株的不同叶片校正系数也不同（如油菜），此法可操作性强，但比较繁琐，精度不高，存在系统误差。称重复印法,将叶片用复印机复印，将纸张沿叶片图像边缘剪下，准确称量纸张质量，通过称量标准面积纸张的质量, 算出单位面积的纸张质量，计算得出叶面积。该方法也因操作繁琐，工作量大以及纸张质量对测量精度影响较大，应用不广。器测法，目前国内外叶面积测量仪定型产品较多，型号比较多，基本原理是利用透光比例，通过完全遮光板，完全透光板标定测量的上下区间，再放入待测样本，经过比较，自动计算出样本面积；器测法具有快速、准确的特点，缺点是叶面积测量仪设备价格昂贵，不能广泛投入使用，另外如果测量时间太长，常发生数值漂移，测量结果会产生较大的波动性，重复性差，在测量过程中还须时刻保持透光板干净，否则会影响测量精度，目前叶面积测量仪发展比较快，正向便携化、活体化、功能集成化、智能化、精确化、价格低廉化等方向发展。上述方法各有利弊，在业务使用上都有一定的局限性。通过对以上传统测量方法的研究和分析，传统方法存在着成本高、操作繁琐、测量精度低的特点。所以本文提出一种新的方法，基于数码相机和Photoshop软件的叶面积测量方法。2.2  图像处理技术的基本原理图像处理是对图像进行分析、加工、处理，以满足视觉、统计以及其他要求的技术，所有的图像都以数字形式存储或可以转换为以数字形式存储，数字图像分为矢量图和位图两大类，矢量图是用直线和曲线通过数学公式计算来描述图形的，因此图像文件比较小，其突出的优点是无论放大、缩小或旋转等都不失真，但图像色彩层次差，缺乏丰富的逼真效果，而且矢量图的显示也要花费一些时间。位图是由不同亮度和颜色的像素所组成，适合表现大量的图像细节，能表现逼真的图像效果，但是文件比较大，并且放大时清晰度会降低并出现锯齿。计算机图像处理常用格式为位图图像，常用的位图图像存储格式有JPG、BMP、TIFF、GIF等。2.3 基于图像处理技术的叶面积测定方法利用数码相机获取叶片图像,形成指定存储格式（JPG）的图像文件，采用Adobe Photoshop图像处理软件调入图像文件,用套索工具选取叶片轮廓，在图像菜单直方图中查取叶片的像素个数，依据分辨率计算单个像素的面积，像素数乘以单个像素的面积得出叶片的面积。图像处理技术适用于除针叶以外的各种形状、大小的叶片面积的测量。3 一种新的基于数码相机和Photoshop软件的叶面积测定方法3.1 photoshop简介photoshop是Adobe公司旗下最为出名的图像处理软件之一。多数人对于Photoshop的Photoshop CS3操作界面了解仅限于“一个很好的图像编辑软件”,并不知道它的诸多应用方面，实际上，Photoshop的应用领域很广泛的，在图像、图形、文字、视频、出版各方面都有涉及。Photoshop功能特色从功能上看，Photoshop可分为图像编辑、图像合成、校色调色及特效制作部分。图像编辑是图像处理的基础，可以对图像做各种变换如放大、缩小、旋转、倾斜、镜象、透视等。也可进行复制、去除斑点、修补、修饰图像的残损等。这在婚纱摄影、人像处理制作中有非常大的用场，去除人像上不满意的部分，进行美化加工，得到让人非常满意的效果。 图像合成则是将几幅图像通过图层操作、工具应用合成完整的、传达明确意义的图像，这是美术设计的必经之路。photoshop提供的绘图工具让外来图像与创意很好地融合，成为可能使图像的合成天衣无缝。校色调色是photoshop中深具威力的功能之一，可方便快捷地对图像的颜色进行明暗、色编的调整和校正，也可在不同颜色进行切换以满足图像在不同领域如网页设计、印刷、多媒体等方面应用。特效制作在photoshop中主要由滤镜、通道及工具综合应用完成。包括图像的特效创意和特效字的制作，如油画、浮雕、石膏画、素描等常用的传统美术技巧都可藉由photoshop特效完成。而各种特效字的制作更是很多美术设计师热衷于photoshop的研究的原因。目前最新版本Adobe Photoshop CS4除了包含Adobe Photoshop CS3的所有功能外，还增加了3D和视频流、动画、深度图像分析等。以数字图像处理技术为基础，提出获取叶片的实际面积测量系统的一种独特实现方案，在图像上比一般方法增加了一个已知确定面积的标准框作为参照，省去了计算像素大小的繁琐过程，提高了测量的精度，对从数码相机获得的含有参照边框和叶片影像的图像进行分析处理，应用于叶面积的测量计算,获得十分满意的结果。3.2 测量原理由于数字图像由一个个像素点组成，因此在已知每个像素点代表的真实面积下，可以通过计算图像中叶片的像素数求出叶片的面积。所以计算叶面积公式如下： (1)其中S代表叶片的面积，S0代表参照物的实际面积，n1代表叶片的像素个数，n0代表参照物的像素个数。3.3 图像处理过程如图所示即为叶面积计算的工作流程图。在对原图像进行预处理以后，通过用快速选取工具将叶片的边缘提取，然后将图像由RGB图像通过调整阈值转换为二值图像，再将转换后的二值图像进行图像矢量化，图像轮廓拟合最优曲线，最后通过公式计算可得到叶片面积。原图像预处理图像二值化边缘提取计算