基于PS的植物叶片表面积的测算
基于图像处理技术的植物叶片相关参数测量研究(图文)
基于图像处理技术的植物叶片相关参数测量研究(图文)论文导读：图3给出了实验中图像处理的过程与结果，其中（a）为相机拍摄的原始灰度图像，(b)为对原始图像进行迭代阀值法分割后的二值图像，（c）为对二值图像进行开运算后的结果，（d）是从（c）中分离出来的大豆叶片目标，（e）是从（c）中分离出来的叶片外接矩形图像。
关键词：图像处理，叶面积无损测量0引言叶片面积的大小直接影响到植物生产力的高低，叶片面积的变化也直接影响植物水分生理的变化过程。
测定植物叶片面积，往往是研究一些与植物叶片面积相关的生理生化指标首要解决的问题。
例如，对小面积叶片的光合速率进行测定时，需要知道这些叶片的实际面积，以此换算标准光合速率。
叶片的面积的测定经历了网格法、称重法、系数法以及使用叶面积仪进行测定，前三种方法需要进行破坏性测量，而叶面积仪价格昂贵，且当叶片面积很小时，测得的面积与实际面积间会产生较大偏差。
游明安等[1]介绍了采用叶长×叶宽与叶片面积间的回归关系来测定叶片的叶面积，然而在建立回归关系前，还需对抽样后的叶片进行面积测定。
当需要在田间进行非破坏植株的叶面积测定时，可以采用基于机器视觉技术的图像处理方法来求得叶面积，该方法可以有效的实现无损测量。
本文利用机器视觉知识，基于参照物的叶面积测量方法，通过对目标图像进行区域分割，分别对其计算区域面积，最终求得比较准确的大豆叶片参数值。
论文格式。
1、测定原理数字图像有许多像素点组成，每个像素点代表一定的实际面积值，而其所代表的实际面积值可以由已知参照物面积求得[2]。
因此叶面积可由下列公式求得：（1）其中S代表叶片面积，S0代表参考物体的实际面积，通过图像处理得到叶片面积S1，参考物体面积S2。
这种方法在测量叶片面积时，需要在严格的物距下进行叶片的采样，以保证每个像素代表的真实面积不变，而且要求光学器件的线性度高，镜头的焦距不可变，可见此方法难度较大。
拍摄图像时让数码相机离被测叶片尽量远，通过数码相机的变焦功能使被测叶片的像尽量大，相当于在尽量长的焦距下拍摄，误差就会有效地减少。
基于Photoshop CS5的植物叶面积测定方法
基于Photoshop CS5的植物叶面积测定方法于守超;张秀省;冀芦莎【期刊名称】《湖北农业科学》【年(卷),期】2012(51)15【摘要】The magnolia leaves were digitalized through the scanner, then the leaf area was automatically analyzed by the software of Photoshop CS5. The data from this method was compared with the data from other methods, such as instumental scanning method, etc. The result showed that there were highly significant linear correlation between digital image processing method and the other traditional methods. Moreover, digital image processing method has the dominant advantage in its speediness, accuracy and easy popularity. Mathematical relationship between pixel size in photoshop CS5 and digital resolution and scaling mathematical relationship were also summed up. This will provide the basis for the rapid measurement of leaf area.%利用扫描仪对广玉兰叶片进行数字化处理,运用Photoshop CS5软件自动化提取叶面积,并与叶面积仪法、剪纸称重法等测定方法进行比较.结果表明,Photoshop CS5软件的图像处理法与叶面积仪法和剪纸称重法呈极显著线性相关,相比之下其具有快速、准确、易普及等优点；归结出了Photoshop CS5中像素大小与叶片数字化时分辨率、缩放比例的数学关系,为今后叶面积的快速测定提供了依据.【总页数】3页(P3340-3342)【作者】于守超;张秀省;冀芦莎【作者单位】聊城大学农学院,山东聊城252059;北京林业大学园林学院,北京100083;聊城大学农学院,山东聊城252059;聊城大学生命科学学院,山东聊城252059【正文语种】中文【中图分类】S126;TP391.41【相关文献】1.基于Photoshop CS5的全景图制作概述 [J], 刘浪2.基于图像处理的植物叶面积测定方法 [J], 白由路;杨俐苹3.基于微课程的翻转课堂教学模式研究--以《Photoshop CS5图像处理基础》为例 [J], 廖俐鹃4.基于GIS的植物叶面积的快速精确测定方法 [J], 孙雪文;高德武;李日新5.基于 Photoshop 软件测量植物叶面积的白纸背景法 [J], 李任辉;赵仲辉;李家湘因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于图像处理的植物叶面积测定方法的研究
基于图像处理的植物叶面积测定方法的研究
近年来，随着信息技术的不断发展，越来越多的软件都被广泛应用到植物叶片
面积测定的领域，其中基于图像处理的方法体现出独特的优势，有效提高了测量精度，也带来了一定的争议。
研究者们为了解决这一问题，以研究植物叶面积测定方法基于图像处理的研究为题开展了大量的实验和研究。
首先，基于图像处理的植物叶面积测定方法主要利用图像处理软件对植物叶面
积进行测量。
通过借助计算机算法，可以快速的从一张图片中自动提取出叶片的边界线，从而准确的测量出叶片的面积。
与传统的测量方法相比，基于图像处理的方法更加快捷、准确、可靠。
其次，基于图像处理的植物叶面积测定方法在实际应用中也呈现出诸多的优势。
例如，由于它可以快速提取出叶片的边界线，因此可以避免因反复测量而带来的出错，更加准确可靠。
此外，还可以有效减少人工劳动，节省时间和精力。
最后，虽然基于图像处理的植物叶面积测定方法在实践中有诸多优势，但是不
可否认的是，其中也存在若干缺点，例如图像处理时会遇到阴影和反射的干扰，而这种干扰可能会对测量结果带来较大的误差，因此，研究者们要努力寻找更加有效的解决方案，不断优化方法，提高效率和精度，以满足不断发展的需求。
综上所述，基于图像处理的植物叶面积测定方法在实践中可行性较高，节省了
时间和金钱，减少了人工参与，提高了准确性，带来了许多的便利。
该方法虽然有一定的局限性，但还是具有普遍的应用价值，如果能够得到适当的优化及时间的改进，它更有可能在业务领域得到更广泛的应用。
基于图像处理的植物叶面积测定方法_白由路
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（4）在“图像”菜单中，选择“调整”命令中的“亮度3对 比度”菜单，调整图片中的亮度和对比度，使背景和叶片
图’ 原叶片图像
呈现出明显的反差。
（/）在工具栏中，选择“魔棒工具”，选取图片背景部 分，如果一次选不完全时，再用“添加到选区”选项，选择
其它部分，直到基本选择完毕为止。
（5）在“选择”菜单中，使用“反选”命令，选择叶片部 分。
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方法 5江苏农业科学L#$$#（,）P#$!#&5 J%K张全法，冯绚，何金田等 5植物叶片面积测量系统的设计及应
用 5河南农业大学学报，@0>5,’(%)P,N,!,NAL#$$&5 J’K郭玲文 5QR0403R0SO5$从入门到精通 5北京P航空工业出版社，
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《农业网络信息》#$$%年第&期 交流园地
基于图像处理的植物叶面积科学院土壤肥料研究所，北京 &$$$’&）
摘 要：本文详细介绍了植物叶面积测定的方法，该方法不需要特殊的设备，仅用数码相机和图像处理软件
（()*+*,)*-./$）可完成植物叶面积的测定和叶长叶宽等指标测量，是一种快速准确的植物叶面积测定方法。 关键词：植物；叶面积；数码相机；图像处理
基于Photoshop软件测量植物叶面积的白纸背景法
第 １期
李任辉 ，等 ：基 于 Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ软件测 量植物 叶面积 的白纸 背景法
１４１
收 稿 日期 ： ２０１５—１Ｏ 一１５ 基 金 项 目 ： 国 家 自然 科学 基 金 重 大 项 目子 课题 ：森 林 生 态 系统 碳 一氮 一水 交 换 通 量 计 算 平 衡 及 其 时 空 格 局 （３１２９０２２１）。 作 者 简 介 ： 李任辉 （１９８５一），男 ，湖南省 新邵县人 ，在读硕士 ，研究方 向为森林生态学 。 通 讯 作 者 ： 赵 仲辉 ，博士 ，副教授 ；Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｚｈ６４１０１４＠１２６．ｔｏｍ
ｔｈｅ ｄｉｇ ｉｔ￣ ｉｍａｇｅ，ｔｈｅｎ ｗｅ ｇｅｔ ｔｈｅ ｌｅａｆ ａｒｅａ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｍａｇｉｃ ｗａｎｄ ｔｏｏｌ ｉｎ Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ ＣＳ５，ａｓ ｔｈｅ ｌｅａｆ ａｒｅａ ｔｏ ｔｈｅ ｂａｃｋ—
应用数字图像技术测定油梨叶面积
叶片是植物光合作用和蒸腾作用的重要器官。
叶面积是反映植物生长发育、长势、遗传特性等生理生化反应过程的主要参数，广泛应用于农业科研服务和生产中。
建立方便、准确的叶面积测定方法，对于指导农业生产实践活动，制定高产、优质和高效的栽培技术措施具有积极的意义。
目前测定叶面积方法很多，传统的叶面积测定方法主要有方格法、称重法、系数法和求积仪法等［１，２］，但是它们具有测量精度低、测量范围小、操作烦琐的局限性。
随着信息技术的不断发展，基于扫描叶片并结合Photoshop 程序的数字图像处理技术作为一种新兴的测定叶面积方法，已在含笑［３］、唐菖蒲［４］、南瓜［５］、五味子［６］，以及苹果、葡萄等果树［７］得到成功应用。
油梨（Persea Americana Mill ）融果、粮、油于一体，营养价值高，是一种市场潜力大的重要热带、亚热带水果［８］。
目前对油梨叶面积测定未见报应用数字图像技术测定油梨叶面积①李新国②蔡胜忠李绍鹏王令霞姜成东（海南大学园艺园林学院,热带园艺植物资源遗传与改良教育部重点实验室海南儋州571737）摘要采用扫描叶片并结合Photoshop 程序的数字图像处理技术测定油梨（Persea Americana Mill ）叶面积，与传统的称重法和方格法进行比较。
结果表明，称重法、方格法测得的叶面积与数字图像处理法测得的叶面积之间构成一元线性回归方程，相关系数r 分别为０．９９８４、０．９９９２，均达到极显著相关。
这说明了数字图像处理技术测定油梨叶面积是可行的。
与传统２种方法比较，数字图像处理技术具有速度快、精度高、非破坏性测量等的优点，尤其适合测量残缺不全的叶片。
关键词油梨；叶面积；方格法；称重法；数字图像技术分类号Ｓ６６－３Measurement of Avocado Leaf AreaBased on Digital Image Processing TechnologyLI Xinguo CAI Shengzhong LI Shaopeng WANG Lingxia JIANG Chengdong （College of Horticulture and Landscape Architecture,Hainan University,Danzhou,Hainan 571737;Ministry of Education Key Lab for Tropical Horticultural Plant Resource Genetics and Improvement,Hainan Danzhou 571737）AbstractA method for measuring avocado leaf area was developed using scanner and Photoshopsoftware.The data resulted from the digital image processing technology were compared with the values from two traditional methods,i.e.gravimetric method and grid method.The result showed that there was a univariate linear regression equation between the results of digital image processing method and two traditional methods.The correlation coefficients were 0.9984and 0.9992,respectively,and were highly significantly different by F-test.This suggested that the digital image processing technology used to measure avocado leaf area is feasible and pared with the traditional methods,this method is fast,accurate,and nondestructive,particularly for measuring broken leaves.Keywords avocado ;leaf area ;grid method ;gravimetric method ;digital image technology ①海南省教育厅高等学校科学研究项目（Ｈｊ２００８－３９）；海南大学自然科学基金（Ｒｎ０６０８）和海南大学教育教学研究课题资助。
photoshop算面积说明
Photoshop软件在林业调查求算面积中的应用软件：PhotoShop7.0(以下简称PS软件)以上中文版。
在相同条件下，一定的图纸面积在PS软件中具有固定的像素值，根据选区范围内像素值可以推算出实际面积。
求算方法1、扫描文件确定扫描分辨率，本次使用的tif格式二类林相图扫描分辩率是200。
2、选择小班区域用PS软件打开扫描后的文件，利用PS软件中选择工具(如矩形选择工具、椭圆形选择工具、套索工具、多边形套索工具、磁性套索工具等)。
因小班边界大多不规整，一般选用套索工具。
如果一次性选择不准，可同时配合使用键盘的Shift键和Alt键分别进行增减选区范围大小。
3、求算选区像素值点击PS软件的“图像”菜单下的“直方图”命令(快捷键为Alt+I+H)，在弹出的对话框中查看该选区像素值，并记录下来。
4、求算实际面积求算面积公式：S=(100/ N) 2×M÷A×S0其中：S为实际面积，N为扫描分辨率，M为选区通过PS软件求算的像素值，A为常数，即每平方厘米图像的像素值为1550(其中100dpi表示每英吋长度上有100像素点，而1英吋折合2.54厘米，所以A=100×100÷2.542=1550)，S0为常数，即图纸上每平方厘米折合实际面积。
示例：1:10000地形图中在扫描分辨率为100dpi、200dpi、300dpi三种常用扫描分辨率情况下进行扫描，得到某一选区范围内的像素值为分别为：31600个、126125、285120个，其面积计算分别如下：S100=(100/100) 2×31600÷1550×15亩/平方厘米=305.81亩S200=(100/200) 2×126125÷1550×15亩/平方厘米=305.14亩S300=(100/300) 2×285120÷1550×15亩/平方厘米=306.58亩另外，通过多次手工使用方格纸计算此小班平均面积为304.86亩。
基于photoshop图像处理的番茄叶面积测量大学论文
毕业论文中文摘要毕业论文外文摘要目录1 引言 (1)2 研究的基本原理与方法 (1)2.1传统的测量方法 (2)2.2图像处理技术的基本原理 (3)2.3基于图像处理技术的叶面积测定方法 (3)3 一种新的基于数码相机和Photoshop软件的叶面积测定方法 (3)3.1 photoshop简介 (3)3.2测量原理 (4)3.3图像处理过程 (4)3.4计算叶面积面积的实现过程 (5)3.4.1获取图像 (5)3.4.2图像预处理 (5)3.4.3二值化图像 (8)3.4.4边缘提取 (9)3.4.5计算叶面积 (9)4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。
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基于PS的植物叶片表面积的测算
作者：姜真杰
来源：《农业与技术》2017年第14期
摘要：植物的叶是非常重要的器官，叶片表面积的测算对植物的各项研究都具有十分重要的意义。
文中采用PhotoShop中的标尺、网格设置功能，结合测量工具、裁剪工具和选区分色填充等方法对叶片的表面积进行测算，相对于传统的测算方法更简便、快捷、无损且精确，结果易于保存，方便与数据库对接，有利于对植物体进行系统性的研究。
关键词：PhotoShop；表面积；叶片
中图分类号：S126 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170733038
植物叶片的表面积测算对研究植物的光合作用、蒸腾作用、生长状态、气候变化等都至关重要[1， 2， 3]。
目前常用的测算方法大多为网格法、复印称重法、建立回归方程等。
另外，各种基于图像处理技术的测算方法也越来越多，但实用性较受限制[4， 5]。
文中给出一种方便实用的叶片表面积测算方法，主要结合数字媒体技术进行取样、测量、测算和保存。
当下，数字媒体技术在各行各业中的应用日渐深入，同时，广泛应用更带来技术的飞速发展。
对扫描仪、数码相机这些数字媒体产品的拥有已经不再是少数人的专利，而是对大部分家庭和个人都十分熟悉的日常用品。
家用电脑的使用则更为普及，几乎人手必备。
体积小、容量大、功能多、速度快是电子设备不可替代的优势，即便是身处野外、田间、乡村也得心应手，对广大科技工作者而言同样是不可缺少的工具。
在享用这些现代科技产品的同时，充分发挥电子设备优势进行基础科学方面的辅助研究是必然趋势。
人类对于植物的研究由来已久，植物的主要器官：叶，始终被关注。
对于很多年一直沿用的叶片表面积的测算方法，在数字媒体技术高度发展的今天，迎来了数字化时代。
文中将给出一种基于图像处理软件的叶片表面积测算方法。
1 前期准备
要获得叶片的图像，即取样。
拍摄或扫描工具必不可少。
笔记本电脑的摄像头、数码扫描仪、数码像机、手机皆可，找到合适拍摄的角度，将植物叶片展平或将叶片剪下，对植物的叶片进行拍摄或扫描，得到植物的叶片图像后，通过数据线传入电脑。
然后将是图像处理工具的安装。
电脑中须具备一款用于图像处理的工具软件：PhotoShop，版本无特别限制，目前使用的几种版本，所需的图像处理基本功能都具备。
虽然这款软件的主要工作是图形、图像处理，诸如色调调节、特效制作、滤镜应用等，但它还有一些功能对科研人员十分有用，如标尺、网格、测量等工具的灵活运用。
其实，只要使用得当，便可大大提高一线科研人员的工作效率。
2 图像预处理
在PS的工作环境中，打开叶片的图像，首先观察图像中叶片的位置，如果没有呈现竖直或水平状态，请运用PS工具箱中的裁剪工具进行处理。
具体的处理工具（见图1）中红色标注的部分，处理结果（见图2）。
为更方便图像的处理，需将图像的单位设置为cm，设置方法是运用编辑菜单中的首选项对话框完成，具体设置过程参（见图3）。
单位设置成功后，需将标尺在工作界面中加以显示，这样才可以看到具体的尺寸。
3 叶片表面积的测算
传统的叶片表面积测算是在一张描有方格的纸板上进行，主要以多个小正方形面积进行逼近。
现在将叶片的图像数字化处理后，可以使这一过程在PS中完成，并能根据实际情况对正方形的大小进行调整。
首先要给出PS中一个非常重要的工具：网格。
网格可以使图像的绘制、分割处理更加精确。
在此，网格将用于分割叶片。
首先使用的网格是0.5cm×0.5cm的小正方形，网格大小的具体设置方法见图4，对叶片的分割效果见图5。
这类稍大的网格主要针对叶片中心较大的区域，通过建立选区并添加的方法可得到图5中的虚线部分，对选区进行填充，填充颜色为半透明红色，这样在后续的处理中，将有明显的区域性分割边缘，不会与剩下的部分混淆。
这时，半透明部分的面积值为：0.5×0.5×34=8.5cm2。
尽管从图5可以很清晰地数出小方格的数目，但边缘的处理用这组数据的方格将不再合适，需要对网格进行重新设置，继续分割成0.25cm×0.25cm的更小的小正方形，可得分割效果见图6，只有接近边缘部分的半透明橙色需要计算，计算结果为：0.25×0.25×33 =2.06 cm2。
再接下来的处理过程类似，经过3次分割，最小的方格面积为：0.125×0.125=0.0156cm2。
如果需要更精确的测算结果，可再进行网格的细化。
最终图片中叶的表面积为3块面积进行相加。
总的表面积为：S1=11.53cm2。
但这并不是叶片的真实面积，因为图像在拍摄过程中会发生缩放。
所以，需要测量出叶片在图像中的长度，这个工作由PS的测量工具完成，具体使用方法，请参见图8。
测量得到的叶片长度为：L1=6.39cm，而实际叶片的长度为：L2=7.8cm。
需对2个长度进行比较，获得的比值对真实叶片的表面积测算有很重要的意义。
具体计算过程如下：
4 方法优势
便捷性，无须准备网格板等工具，省去对叶片进行复杂的先期处理，直接在田埂地头就可以快速完成；无损性，不必把叶片裁剪下来也可以完成测算工作；拍摄后可直接借助软件环境中的网格调整功能结合其他工具进行测算，并可针对特定叶片进行跟踪调查，更便于了解叶片生长的生命周期。
保存方便，每次的调查结果都可分类保存，形成一个叶片生长周期的数据库。
从长远规划看，对植物的研究能形成一个完整的数据链。
精确度要求更人性：拍摄的图片可根据实际情况进行同比缩放，网格能不断细分，精确度有保证。
5 结语
在数字媒体时代，科研人员将面对更多的挑战，充分利用身边一些简便有效的办法去解决和分析问题值得思考。
文中应用PS工具软件对植物的叶片面积进行测算，是一种方便、快捷、有效的方法，同时对数据的保存分析更为有力。
结合当前大数据的使用，将有利于对植物进行更系统的研究。
参考文献
[1]石辉，王会霞，李秧秧.植物叶表面的润湿性及其生态学意义[J].生态学报，2011，31（15）：4287-4298.
[2]刘辉，郑逢令，安沙舟，等.天山北坡4种典型草原植物叶干重与叶面积的关系[J].新疆农业科学，2016（12）：2321-2327.
[3]欧阳安明，叶冬萍，欧阳芳.植物叶部病害的症状鉴别方法与防治技术[J].中国农业信息，2015（11）：99.
[4]韩殿元，黄心渊，付慧.基于彩色通道相似性图像分割方法的植物叶面积计算[J].农业工程学报，2012，28（06）：179-183.
[5]郭文川，周超超，韩文霆.基于Android手机的植物叶片面积快速无损测量系统[J].农业机械学报，2014，45（01）：275-280.
作者简介：姜真杰（1968-），女，内蒙古，副教授，控制理论与控制工程博士研究生，研究方向：植物建模，图形图像处理。