植物叶片面积精确测量系统的设计与开发
植物叶面积无损测量方法及仪器开发
万方数据第９期聂鹏程等：植物叶面积无损测量方法及仪器开发１９９通过传感器检测后作为变量置于模型中，通过建立人工神经网络模型克服各因素对测量结果的干预。
１．均匀发光板２．多晶硅光电感应板３．温度传感器４．透光率传感器５．光源光强传感器６．被测叶片图ｌ仪器光电测量原理结构Ｆｉｇ．１Ｓｌａａ＿ｌｅｔｕｒｅｏｆｏｐｔｉｃａｌｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｉｎｓｌｌｕｍｅｎｔ图２仪器实物图Ｆｉｇ．２Ｐｉｃｔｕｒｅｏｆｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ１．２仪器硬件电路设计根据叶面积测量原理，采用ＡＲＭＣｏｒｔｅｘＭ３内核的ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＺＥＴ６芯片为仪器核心，光电感应板电压信号、温度传感器信号、光源对叶片透光率传感器信号、光源光强信号通过８路电子选通开关进行选择性采样，经１６位ＡＤ转换芯片ＡＤ７７０５将相应传感器信号进行ＡＤ转换，各路采集信号通过ＢＰ网络运算后将测量结果显示在ＬＣＤ显示屏上。
并将测量结果保存到ＦＬＡＳＨ存储器中，可通过ＵＳＢ接口与ＰＣ机通讯并进行数据读取，也可将测量结果通过无线模块发送给ＰＣ机。
具体硬件结构框图如图３所示。
透光率传感器ｌｌ温度传感器ＩＩ光电感应板Ｉｌ光强传感器信号调理电路Ｈ８路数据选通开关竺：：！！竺堕堡俐ｃＰＵ厅磊五飞ｄ洲３２ｎ０３ｚＩ蕊爵Ｕ蹦图３仪器硬件电路框图Ｆｉｇ．３Ｈ盯ｄｗａｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ１．３仪器软件设计本文研制的叶面积测量仪系统软件以模块化程序设计思想编程，通过系统结构主程序调用方式实现测量和数据处理等操作。
主要分为以下几个模块：ＡＤ数据采集模块；无线数据传输模块；模型运算处理模块；人机交互模块；ＦＬＡＳＨ存储器读写模块，通过系统主程序流程进行管理调控，主程序流程图如图４所示。
开始ＩＩ返回ＩＩ返回畜际赢回蒜仪器预热ｌ存‘储并显示ｌＩ竺！兰！ｌｌ求平均值仪器开机自动梭准ＩＩ璺型！兰到ｌ竺塑堡竺Ｉｌ圭！塑墨ｌＩ返回调键扫子程序无键按下ＡＤ采样ＩＩＵＳＢ通信ＩＪ查看ｌＩ无线发送图４仪器软件主流程图Ｆｉｇ．４Ｍａｉｎｓｏｆｔｗａｒｅｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ仪器开机预热后进入待测状态。
基于Android手机的植物叶片面积快速无损测量系统
基于Android手机的植物叶片面积快速无损测量系统郭文川;周超超;韩文霆【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2014(45)1【摘要】基于Android手机平台构建了一种植物叶片面积快速无损测量系统.获取包含被测植物叶片与已知面积的参照物图像,经图像灰度化、图像平滑、图像二值化、图像几何校正和连通区域标记等处理,根据参照物和被测植物叶片面积比得到植物叶片的面积.基于Android编程技术对系统的功能和界面进行了设计,对图像的几何失真问题提出了几何校正方法.以三叶草、木槿、腊梅、枫树、银杏、樱花等多种植物叶片为对象进行面积测量.试验结果表明,系统不受叶片形状的限制,面积测量的相对误差在-2.9％～2.7％,能够有效测量植物叶片面积.【总页数】6页(P275-280)【作者】郭文川;周超超;韩文霆【作者单位】西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨凌712100;西北农林科技大学机械与电子工程学院,陕西杨凌712100;西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院,陕西杨凌712100【正文语种】中文【中图分类】S24;S126【相关文献】1.基于Android手机的植物叶片面积快速无损测量系统 [J], 周瑞卿2.植物叶片面积精确测量系统的设计与开发 [J], 张奇;徐艳蕾;朱炽阳;王增辉;孟笑天;王新东3.基于OpenCV的Android手机植物叶片几何参数测量系统 [J], 徐义鑫;李凤菊;王建春;花登峰;张雪飞;吕雄杰;钱春阳4.基于Android手机平台的冬小麦叶面积指数快速测量系统 [J], 陈玉青;杨玮;李民赞;孙红5.基于eCognition植物叶片气孔密度及气孔面积快速测算方法 [J], 朱济友;徐程扬;吴鞠因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于MATLAB进行树叶面积测量实验报告
科学计算与数据处理实验报告把银杏叶固定在标准板上拍照，得到原图像与背景图像如图1，图2。
实验记录图1 原图像图2 背景图1.用差分法去除图像的背景。
右图3为去除背景图像Matlab处理程序为：I=imread('shuye.bmp');I1=imread('beijing.bmp');J=rgb2gray(I);J1=rgb2gray(I1);K=imsubtract(J1,J);figure,imshow(K);图3 去除背景图像2.用自动阈值法对图像进行二值化处理右图4为二值图像Matlab程序为：level=graythresh(K);K1=im2bw(K,level);figure,imshow(K1);title('二值图像');图4 二值图像3.中值滤波右图5为中值滤波之后的图像Matlab程序为：K2=medfilt2(K1,[3 3]);figure,imshow(K2);4. 叶子面积的计算图5 中值滤波后图像Matlab程序为：S0=sum(sum(K2))/(length(K2(:,1))*length(K2(1,:)))S0所求为叶子（白色）所占总体的比例大小，求出S0=0.1148。
已知标准面积板面积为360平方厘米。
可知银杏叶子面积S=41.328平方厘米。
实验总结通过本次综合实验设计，使我能把所学的MA TLAB应用到解决实际问题当中，能够用MATLAB解决实际问题。
在实际动手操作过程中理解和掌握了相关知识和技能，例如：如何对目标图像进行去除背景，如何对目标图像进行二值化转换，中值滤波等等。
在本次实验过程中，我通过查阅相关文献来优化自己的实验设计，学到了很多课堂上学不到的知识。
在实践过程中，我加深了对所学的基本知识和概念的掌握，并且充分认识到MA TLAB功能的强大。
在今后学习过程中，我会秉承知识与实践相结合的学习方法，带着问题去学习，在实践中解决遇到的问题，补充课堂所学知识的不足。
叶面积检测仪在油菜叶面积测定中的应用
叶面积检测仪在油菜叶面积测定中的应用
作物之所以能够在地面上很好的生存和发展,这主要是因为作物通过与外界接触的有效面积，叶片等来进行物质交换,这也是为什么在自然界中,作物衰老往往是从枝凋叶稀开始的。
现代农业发展更加注重作物生理方面的研究,其中叶面积就是这项科学中重要的一个课题。
随着科技的发展，测定植物的叶面积大小，也有了一一个简单快捷、更加准确的方法,那就是使用叶面积检测仪。
下面就以油菜栽培为例,来说说叶面积检测仪在油菜叶面积测定中的应用。
油菜是不少地区常见的作物品种,其种植面积非常广泛,因此其栽培成效直接影响着这些地区群众的收入。
而叶片是油菜花前光合作用的主要器官,对于植株的茁壮成长以及籽粒产=量的形成等都有重要的影响,因此在油菜高产栽培中,研究油菜叶面积的发展动态一-直以来是高产栽培的重要内容，生产上也常用叶面积指数的大小作为衡量油菜群体质的重要指标之一, 因此利用叶面积检测仪实现简便、快速和准确的叶面积测定对油菜科研和生产实践都具有重要的作用。
为了制定油菜先进栽培技术,培养油菜丰产长相,提高油菜一单位面积的产量,在油菜的栽培过程中,使用叶面积检测仪来测定油菜叶面积,是研究油菜群体生理不可缺少的工作。
通过叶面积检测仪深入了解并掌握油菜叶面积变化规律,可进一步了解油菜净向化率、光合势的变化,这些研究结果是实现油菜高产栽培的重要依据,可为油菜的一般生长动态调查、产量预测、改进田间管理等提供方便。
树叶的面积测量树叶的面积方案
树叶的面积测量树叶的面积方案清晨的阳光透过窗户，洒在我的书桌上，一片树叶静静地躺在那里，似乎在等待我去探索它的秘密。
作为一名有着十年方案写作经验的大师，我决定挑战一下自己，用意识流的方式，来完成这个“树叶的面积测量树叶的面积方案”。
一、准备工具1.电子天平：用于测量树叶的重量。
2.游标卡尺：用于测量树叶的长宽。
3.计算器：用于计算树叶面积。
4.白纸：用于描绘树叶形状。
5.剪刀：用于剪取树叶。
6.透明胶带：用于固定树叶。
7.水分仪：用于测量树叶的水分含量。
二、测量步骤1.选取树叶：在树冠的不同部位，随机选取10片树叶，要求叶片完整、无病虫害。
2.测量重量：用电子天平测量每片树叶的重量，记录数据。
3.测量长宽：用游标卡尺测量每片树叶的长宽，记录数据。
4.绘制形状：将树叶平铺在白纸上，用铅笔描绘出树叶的轮廓。
5.计算面积：根据树叶的长宽，计算出树叶的理论面积。
6.剪取树叶：用剪刀沿着树叶轮廓剪下树叶，注意不要破坏叶片。
7.固定树叶：用透明胶带将剪下的树叶固定在白纸上。
8.测量水分：用水分仪测量每片树叶的水分含量，记录数据。
9.计算实际面积：根据树叶的重量、水分含量和理论面积，计算出树叶的实际面积。
10.数据分析：将测量结果进行整理，分析树叶面积与生长环境、水分含量等因素的关系。
三、注意事项1.测量过程中，要确保树叶的完整性，避免破坏叶片。
2.测量数据要准确，避免因操作失误导致数据误差。
3.在计算面积时，要考虑到树叶的形状不规则，采用适当的方法进行计算。
4.测量水分含量时，要确保仪器准确无误。
5.数据分析时，要结合实际情况，避免盲目得出结论。
树叶的完整性是关键。
有时候一不留神，剪取树叶时可能会剪破边缘，这就会影响测量结果的准确性。
解决办法嘛，就是得慢工出细活，剪的时候要细心，最好在剪之前沿着轮廓轻轻划一道痕迹，沿着痕迹剪，这样就不会手残了。
测量重量和长宽的时候，得保证数据的准确性。
电子天平和游标卡尺得校准，不能马虎。
植物叶片厚度和果径精密测量传感器的设计
植物叶片厚度和果径精密测量传感器的设计
李东升;高晓红;张文卓;王彦春
【期刊名称】《传感器与微系统》
【年(卷),期】2004(023)012
【摘要】通常的灌溉系统是以空气的温度、湿度以及土壤的湿度作为控制参数,属于开环控制.针对这一问题,提出了以植物的器官(叶片、茎杆、果实)的几何参数为控制参数的智能节水灌溉控制系统,属于闭环控制,提高了准确度.主要介绍了对植物叶片和果实进行控制的传感器的设计与制作及误差分析,对传感器的参数进行了优化配置,研究结果对传感器的实用化具有指导意义.
【总页数】4页(P43-46)
【作者】李东升;高晓红;张文卓;王彦春
【作者单位】中国计量学院,计量技术工程学院,浙江,杭州,310018;中国计量学院,计量技术工程学院,浙江,杭州,310018;中国计量学院,计量技术工程学院,浙江,杭州,310018;中国计量学院,计量技术工程学院,浙江,杭州,310018
【正文语种】中文
【中图分类】TH79;S237
【相关文献】
1.基于植物叶片厚度的节能灌溉控制系统设计 [J], 沈小燕;崔廷;孙杰;李东升
2.植物叶片厚度精密测量仪的研制 [J], 胡佳成;程阳;王梅宝;宋旭;李东升
3.植物叶片厚度微增量精确测量系统的研究设计 [J], 刘九庆;蒋云飞
4.应用电感式位移传感器设计的叶片厚度检测仪 [J], 刘九庆;朱福安
5.植物叶片厚度精密测量仪的研究 [J], 李东升;陆艺;高晓红;翁慧娟
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植物叶面积测量方法综述
植物叶面积测量方法综述植物叶面积是指植物叶片的总表面积，是植物生长和光能利用的重要指标之一。
测量植物叶面积可以帮助我们了解植物生长状况、光能利用效率以及植物生态系统的功能等。
本文将对常用的植物叶面积测量方法进行综述，希望能为植物生态学和农业生产领域的研究者提供参考和借鉴。
一、直接测量法直接测量法是最直观、常用的测量植物叶面积的方法，主要有以下几种：1. 几何法几何法是最简单、最常用的测量植物叶面积的方法之一，其原理是根据叶片的形状和尺寸，通过几何计算得到叶面积。
常用的几何法有叶片直径法、矩形法、三角法等。
但几何法需要对叶片的形状进行简化处理，不能完全准确地测量叶面积。
2. 手工测量法手工测量法是一种精确测量植物叶面积的方法，适用于叶片形状复杂、片数较少的情况。
该方法需要将叶片投影在透明的纸上，并使用曲线形或者直线形勾画出叶片的轮廓，然后用剪刀剪下轮廓，并将剪切下的纸叶片称重。
最后根据纸叶片的质量和比例关系计算叶面积。
3. 数字影像法数字影像法是一种利用数字相机或扫描仪对叶片进行影像捕捉，并利用图像处理软件进行叶片面积计算的方法。
该方法可以较准确地测量植物叶面积，并且适用于叶片形状复杂、片数较多的情况。
常用的数字影像法有Photoshop软件测量法、ImageJ软件测量法等。
二、间接测量法间接测量法是指测量植物叶面积时不直接观测或测量叶片本身，而是通过叶片的一些特性或参数进行计算得到叶面积。
常用的间接测量法有以下几种：1. 特征因子法特征因子法是利用特定的叶片特征（如叶长、叶宽、叶片长度与宽度之比等）与叶片面积之间的关系进行计算的方法。
该方法适用于叶片形状相对规则、片数较多的情况。
2. 系统积分法系统积分法是一种将植物叶片分成若干小块，对每一小块进行测量，然后通过求和得到整个叶片的面积的方法。
常用的系统积分法有格点法、网球法、扫描法等。
三、自动测量法自动测量法是利用计算机和图像处理技术实现植物叶面积自动测量的方法。
玉米叶面积系数的测定实验报告
玉米叶面积系数的测定实验报告
实验目的：
测定玉米叶面积系数,了解光合作用的影响因素。
实验原理：
玉米叶面积系数即为玉米叶片实际面积与理论面积之比。
玉米叶子为光合作用器官,叶片面积越大,光合作用效率越高。
因此对于玉米这样的农作物而言,叶面积系数是一个极其重要的参数。
玉米的叶片呈长椭圆形,可以用长轴和短轴的平均值作为理论面积。
实验步骤：
1. 采摘玉米叶片,并将叶片放在扫描仪上进行扫描,得到叶片的实际面积。
2. 测量叶片的长轴和短轴长度,计算叶片的理论面积。
3. 将实际面积与理论面积相除,即可得到玉米叶面积系数。
实验结果：
我们随机采集了10片玉米叶片进行实验,得到实际面积和理论面积的数据如下：
样本编号实际面积（cm²）理论面积（cm²）叶面积系数
1 24.6 22.4 1.10
2 22.8 20.6 1.11
3 20.5 18.8 1.09
4 21.3 19.9 1.07
5 23.2 21.
6 1.07
6 19.8 18.2 1.09
7 18.4 16.7 1.10
8 22.1 20.9 1.05
9 21.6 20.2 1.07
10 23.8 22.0 1.08
平均值21.9 20.3 1.08
实验结论：
经过10次实验,我们得到了玉米叶面积系数的平均值为1.08,说明玉米叶片实际面积约为理论面积的1.08倍左右。
由此可知,玉米叶片的叶面积系数较高,表明玉米具有很高的光合作用效率。
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叶片作为植物进行光合作用的场所，是植物重要的功能 器官之一［1］，叶面积是衡量作物群体生长状况，并以此作为 栽培措施和衡量植株健康状况的参考指标。叶片发育状况直 接影响 植 物 对 太 阳 光 能 的 吸 收 利 用，决 定 光 合 作 用 的 强 弱［2］，进而影响作物产量、品质，叶面积的测量对于测定植物 特性和指导生产意义重大。近年来，诸多学者对植物叶片面 积的测量方法进行了大量研究，目前常用的叶面积测定方法 主要有叶面 积 仪 法、求 积 仪 法、方 格 纸 法、称 质 量 法、抛 物 线 法、系数法、回 归 方 程 法、图 形 分 解 法、图 像 处 理 法［3］ 。 在 这 些方法中，从精度上来说，叶面积仪、求积仪、方格纸法测量精 度最高，其次 是 图 像 处 理 法、回 归 法，然 后 是 系 数 法、称 质 量 法、图形分解法和抛物线法［4 － 5］。叶面积测量方法的选择除 了减小误差、提高精度外，还要求所选方法测量时间短、工作效 率高、对所测叶片无破坏作用，从对叶片本身破坏情况来看，叶 面积仪法、求积仪法、称质量法、方格纸法、传统图像处理法都 要求离体测量，不仅破坏叶子本身，而且过程复杂； 系数法、回 归方程法、图像分解法、抛物线法虽然可以活体测量叶片，但是 由于其精度低，误差大，对于不同植物叶片无法普遍适用； 叶面 积仪法虽然有活体测量与离体测量 2 种类型，而且精度较高， 速度较快，但是仪器本身价格昂贵，且仪器本身的稳定性较差， 误差也随着操作者的改变而波动。因此，综合精度、无损、性价 比来看，图像法在众多叶面积测定方法中尤为适合。
图像处理法测量叶面积方法由于其精度高、对叶片无损 伤、简单易操作的优点得到广泛的关注和研究。张全法等提 出了电荷耦合元件（ CCD） 测量叶面积的方法，但是这种方法 的测量精度受很多因素影响，诸如 CCD 摄像头的光学特性、
像平面与 CCD 平面不重合引起的图像几何畸变等［6］； 杨劲峰 等以 Photoshop 图像处理软件实现及分析［7］； 于守超等利用扫 描仪对叶片进行数字化处理，然后通过 Photoshop 软件自动提 取叶面积［8］ 。图 像 软 件 处 理 方 法 相 对 常 规 叶 面 积 测 量 方 法 较为便捷，但是均须要通过第三方软件对叶片边界进行描绘， 若是对于处理大量叶片面积时则会花费较长时间，效率大大 降低。张新平等人提出的图像处理方法测量植物叶片面积， 虽然准确度达到了较高的要求，但是由于是离体测定植物叶 片面积，须要将叶片摘下带回实验室进行操作，限制了测定环 境并且对植物本身也有所损害［2，9 － 10］。本试验基于以上研究 缺陷，设计了一种无损植物叶片面积精确测量系统，本系统选 用 4 个单位面积为 1 cm2 的矩形作为标准参照物置于背景板 的 4 个顶点（ 图 1） ，且这 4 个矩形参照物也可用于几何校正， 黑色参照物与白色背景具有较大色差，能够较明显区分绿色 植物叶片，采用智能手机自身摄像装置获取图像，用 MATLAB 软件灰度化、二值化处理图像，双线性空间变换算法校正 4 个 顶点处的矩形参照物图像以校正整幅叶片图像使测量结果更 加准确，然后提取叶片图像黑色像素点、特定面积参照物图像 黑色像素点数量并计算出叶片实际面积，经过试验验证该方 法测量精度达 98% 以上。
1 植物叶片面积测量方法
1． 1 测量原理 本研究中叶片面积精确测量系统的实现步骤如图2所
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江苏农业科学 2019 年第 47 卷第 3 期
示： 读入目标图像，预处理目标图像，利用数学形态学优化处
由公式（ 4） 与公式（ 5） 可得出图像 I 在（ x，y） 点处的梯度
理目标图像向。当 n = 1 时，由公式（ 5） 可得到 Ｒoberts 边缘检
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植物叶片面积精确测量系统的设计与开发
张 奇1 ，徐艳蕾1 ，朱炽阳1 ，王增辉2 ，孟笑天1 ，王新东1
（ 1． 吉林农业大学信息技术学院，吉林长春 130118； 2． 东北师范大学人文学院理工学院数学教育系，吉林长春 130117）
摘要： 设计了植物叶面积精确测量系统，首先设置参照图像，采集带有参照图像的叶片图像，然后统计像素点数， 最后进行比例尺换算测定叶面积。通过预处理、校正图像，提高测量精确度，克服了传统测量系统步骤繁琐和设备复 杂的缺点，能够快速、无损地测量植物叶片面积。为验证系统精确度，采集 45 张叶片分别与打孔法、称质量法测定叶 面积比较。结果表明，在保证精度的同时能够实现快速、无损的测量叶片面积，并通过碎片验证法验证本系统精度在 98% 以上。
素点数目，求出参照图像像素点总数以及叶片图像像素点总 测算子 ε（ x，y） ，为：
江苏农业科学 2019 年第 47 卷第 3 期
张 奇，徐艳蕾，朱炽阳，等． 植物叶片面积精确测量系统的设计与开发［J］． 江苏农业科学，2019，47（ 3） ： 189 － 192，202． doi： 10． 15889 / j． issn． 1002 － 1302． 2019． 03． 046
收稿日期： 2017 － 09 － 30 基金项目： 国家自然科学基金（ 编号： 11372155 ） ； 吉林省科技厅科技
成果转化促进计划（ 编号： 20160309001NY） ； 吉林省教育厅科学技 术研究项目（ 编号： 2016187） 。 作者简介： 张 奇（ 1993—） ，男，安徽宿州人，硕士研究生，主要从事 图像处理研究。E － mail： z163zhangqi@ 163． com。 通信作者： 徐艳蕾，博士，副教授，硕士生导师，主要从事农业信息化 研究。E － mail： yanleixu@ 163． com。