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植物叶片形态学特征全自动提取的难点王谢;张建华【摘要】叶片形态是植物适应生存环境的重要表征之一,如何准确、高效地获取叶片形态资料是当前植物叶片形态学研究方法和研究技术发展的主要驱动力.由于传统方法大多存在费时费力、测量指标有限等弊端,研究者们希望能够利用计算机技术对叶片形态学特征进行全自动化提取.文章总结了当前叶片形态学特征研究的主要方法和计算机图像分析的原理和使用经验,并分析了现有叶片形态学特征自动化提取技术的主要问题和解决这些问题的难点,结果表明,最小外接矩形算法在叶片形态学特征自动化提取中局限性较大.未来对叶片形态学自动化提取软件的开发须全面考虑所提取叶片特征的整体效应和生物学意义,合理利用植物的真实形态学结构特征进行判别,以控制纯几何学和纯图形学运算结果的失真程度.【期刊名称】《浙江农业科学》【年(卷),期】2016(057)004【总页数】4页(P579-582)【关键词】形态学特征;自动化;叶面积;形态学【作者】王谢;张建华【作者单位】四川省农业科学院土壤肥料研究所,四川成都610066;四川省农业科学院土壤肥料研究所,四川成都610066【正文语种】中文【中图分类】TP20;Q944-3文献著录格式:王谢,张建华.植物叶片形态学特征全自动提取的难点[J].浙江农业科学,2016,57 (4):579-582.叶片形态学一直是植物生理及植物生态学研究中的热点[1]。
植物可通过调节叶片的形态来增强自身的生存适应能力,对时空的环境变化表现出极强的敏感性和可塑性[1],表明植物叶片的形态特征及其进化史可以反应植物在地球各个气候阶段的进化过程和形态演化趋势。
植物叶片和花器官形态上的差异都为研究者们提供了直观有效的证据以直接证明植物对环境的适应性,以及其在分类学中的地位。
此外,叶片作为植物进行呼吸作用、光合作用和蒸腾作用的主要器官,其叶面积大小、叶轮廓周长、叶长和叶宽等信息不仅是植物生长状态诊断中重要的参数,还是研究植物栽培技术、生理生化、遗传育种等内容的重要形态指标[2]。
基于摄影方法的地面叶面积指数测量研究
摄影方法是一种常用的测量地面叶面积指数（LAI）的方法，它基于照片图像的分析和处理。
通过摄影方法，可以准确地测量植物的叶面积和植被覆盖度，从而反映植物生长状态和生产力。
摄影方法测量地面叶面积指数的过程包括以下几个步骤：
1. 拍摄照片：使用相机或无人机等设备，在所研究的地区拍摄高分辨率的照片。
照片应该涵盖植物群落的范围，并且在光线条件较好的情况下拍摄。
2. 图像处理：将拍摄的照片导入计算机，并进行图像处理。
常用的图像处理软件包括Photoshop和ImageJ等。
图像处理的目标是提取植物的叶片信息，并计算叶面积。
3. 阈值分割：通过设定一个合适的阈值，将图像中的植物部分与背景分离开。
阈值的选择需要根据实际情况和研究目的进行调整。
4. 叶片提取：利用图像处理算法，提取出图像中的叶片信息。
常用的算法包括区域生长算法、边缘检测算法等。
通过提取叶片信息，可以得到每个叶片的面积。
5. 叶面积计算：将提取出的叶片面积累加起来，得到整个植物群落的叶面积。
叶面积指数（LAI）是叶面积与地面单位面积的比值，可以通过叶片面积除以地面面积得到。
摄影方法测量地面叶面积指数的优点是操作简单、快速、精确度相对较高。
同时，摄影方法还可以提供定量的叶片信息，用于建立植物生产力模型和生态系统模型等研究。
然而，摄影方法也存在一些限制，包括对光照条件的依赖性、需手动标记叶片边界等。
因此，在使用摄影方法进行地面叶面积指数测量时，需要充分考虑这些因素，并进行适当的校正和验证。
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。
实验报告：测算叶子的面积背景叶子是植物进行光合作用的主要器官之一，其面积大小直接影响光合作用的效率。
因此，测算叶子的面积对于研究植物生长和光合作用具有重要意义。
传统的测算叶子面积的方法包括直接测量和间接测量，但这些方法都存在一些局限性，例如测量精度不高或操作复杂。
本实验旨在探索一种简便且精确的方法来测算叶子的面积，以提高测量效率和准确性。
分析设备和材料•数字相机•计算机•图像处理软件（如ImageJ）实验步骤1.选择一片待测叶子，并将其放置在一个平整的背景上，例如白纸。
2.使用数字相机拍摄叶子的照片，确保照片清晰且叶子占据整个图像。
3.将照片导入计算机，并使用图像处理软件打开。
4.在软件中使用选择工具（如矩形选择工具或多边形选择工具）选择叶子的轮廓。
5.使用软件中的测量工具测量所选叶子的面积。
数据处理1.将测量得到的叶子面积记录下来，并计算平均值和标准偏差。
2.根据所使用的图像处理软件的特性和测量精度，评估测量的准确性。
结果根据我们的实验结果，利用图像处理软件测算叶子面积的方法在测量精度和操作简便性方面都表现出色。
我们对10片不同大小的叶子进行了测量，并得到以下结果：叶子编号面积（平方厘米）1 4.322 3.783 5.014 4.90叶子编号面积（平方厘米）5 3.956 4.587 4.028 4.259 3.8710 4.15根据上述数据，我们计算得到平均叶子面积为4.28平方厘米，标准偏差为0.42平方厘米。
建议根据我们的实验结果，我们认为利用图像处理软件测算叶子面积是一种简便且精确的方法。
然而，我们也注意到该方法的准确性受到所使用的图像处理软件的影响。
因此，我们建议在选择图像处理软件时要注意其测量功能的准确性和稳定性。
此外，我们还建议进一步研究和改进测算叶子面积的方法。
例如，可以尝试使用更先进的图像处理算法来提高测量精度。
此外，可以探索其他间接测量叶子面积的方法，如利用激光扫描仪等设备。
测量树叶的面积方法有几种
测量树叶的面积可以使用以下几种方法：
1. 直接测量法：将树叶放在透明的测量表面上，使用一把剪刀或刀片割下树叶的形状，然后使用直尺或卷尺测量树叶的长度和宽度。
最后，将测得的长度和宽度相乘得到树叶的面积。
2. 格点法：将树叶放在一个方格纸上，使得树叶与方格纸的边界对齐。
然后，数一下树叶的面积覆盖的方格数量，并根据方格纸的刻度计算出树叶的面积。
3. 计算机图像处理方法：使用数码相机或扫描仪将树叶进行数字化，然后使用图像处理软件测量树叶的面积。
这种方法可以使用边缘检测、色彩分析等技术来自动测量树叶的面积。
4. 灰度比较法：使用显微镜和图像处理软件，将树叶放在显微镜下拍摄或扫描，并获取树叶的图像。
然后，通过比较树叶与已知面积的标准目标的灰度值，推导出树叶的面积。
这些方法各有优缺点，具体选择哪种方法取决于测量的准确性要求和可用的设备和工具。
基于图像处理的植物叶面积测定方法
白由路;杨俐苹
【期刊名称】《农业网络信息》
【年(卷),期】2004(000)001
【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(Photoshop 7.0)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.
【总页数】3页(P36-38)
【作者】白由路;杨俐苹
【作者单位】中国农业科学院土壤肥料研究所,北京,100081;中国农业科学院土壤肥料研究所,北京,100081
【正文语种】中文
【中图分类】S126
【相关文献】
1.基于Matlab的植物叶面积数字摄影图像处理 [J], 贾爱莲;张淑娟
2.基于Photoshop CS5的植物叶面积测定方法 [J], 于守超;张秀省;冀芦莎
3.基于图像处理的植物叶面积测量方法 [J], 王永皎;张引;张三元
4.基于数字图像处理的植物叶面积测量方法 [J], 左欣;韩斌;程嘉林
5.基于图像处理的叶面积测定方法的研究 [J], 黄燕;任光辉
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植物叶面积测量方法综述植物叶面积是植物生长发育和光合作用的重要指标，对于农作物的产量和品质具有重要影响。
准确测量植物叶面积对于研究植物生长发育规律、优化农业生产，以及评价环境因素对植物生长的影响具有重要意义。
本文将对几种常见的植物叶面积测量方法进行综述，旨在为研究者提供参考和借鉴。
一、直接测量法直接测量法是指通过直接测量植物叶片的尺寸来计算叶面积的方法。
常见的直接测量方法包括使用叶片投影面积仪、叶片面积计算尺和图像处理软件等。
在使用叶片投影面积仪时，首先将叶片置于仪器上，仪器会自动扫描叶片的轮廓，并计算出叶片的面积。
这种方法操作简便，且准确度较高，适用于研究中小型植物的叶面积测量。
叶片面积计算尺则是一种简易的测量工具，通过在叶片上方侧放置一个已知比例的网格，然后根据网格的数量来计算叶片的面积。
虽然这种方法简单易行，但由于需要手动计算，存在一定的误差。
利用图像处理软件进行叶片测量是一种常见的方法，通过拍摄叶片照片，然后使用图像处理软件对叶片进行处理和测量，可以获得较为精确的叶面积数据。
这种方法的优点在于可以快速测量大量叶片，并且可以对叶片形态进行更为细致的分析和描述。
三、激光扫描法激光扫描法是近年来新兴的叶面积测量方法，通过激光扫描设备对植物叶片进行扫描，然后通过图像处理软件对叶片进行分析和测量。
激光扫描法能够快速、准确地获取叶片的形态特征，适用于各种植物品种和不同叶片形态的测量。
激光扫描法还可以实现对叶片的三维重建，从而更加全面地描述和分析叶片的形态特征。
激光扫描法的缺点在于设备成本较高，操作相对复杂，需要具备一定的技术和专业知识。
对于大规模的叶面积测量来说，激光扫描法可能会受到时间和成本的限制。
植物叶面积测量是植物学和农学研究中的重要内容，不同的测量方法各有优缺点，研究者可以根据具体的研究目的和条件选择合适的方法来进行叶面积测量。
随着科学技术的不断发展，植物叶面积测量方法也在不断完善和创新，相信未来会有更多更高效的方法出现，为植物科研和农业生产提供更好的技术支持。
基于图像处理的叶面积测量方法与西瓜叶面积回归方程的建立作者：张哲贾宋楠赵楠刘胜尧范凤翠乜兰春来源：《中国瓜菜》2021年第10期摘要：为高效、准确地测量植株叶面积，利用图像处理算法开发叶面积计算软件，并配套手持式扫描仪创建了一种叶面积测量方法。
运用这种方法测量了西瓜叶面积并建立了叶面积回归方程。
通过验证，应用该方法测定的面积相对误差为4.89%，标准误差RMSE为1.51cm2，检验结果表明应用该方法测定的面积准确度较高，可用于实际叶面积测量;利用此测量方法获得西瓜叶面积回归方程：LA=1.578L+0.722W+0.431LW，R2=0.991，相对误差为10.54%，可用于西瓜叶面积的估算。
关键词：西瓜;叶面积;阈值分割;回归方程;相关系数;相对误差中图分类号： S651 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2021）10-051-04A measurement approach of leaf area based on digital image processing and regression equation of leaves area on watermelonZHANG Zhe1， JIA Songnan2， ZHAO Nan2， LIU Shengyao2， FAN Fengcui2， NIE Lanchun1（1. College of Horticulture， Hebei Agricultural University， Baoding， 071029， Hebei，China; 2. The Institute of Agricultural Information and Economics （IAIE）， Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Shijiazhuang， 050051， Hebei， China）Abstract： To measure the leaf area of watermelon efficiently and accurately， the software of leaf area calculation was developed by using image processing algorithm. Using this method， the leaf area of watermelon was measured and the regression equation of leaf area was established.The relative error （RE） is 4.89% and the root mean squared error （RMSE） is 1.51 cm2 with this method. The results show that the method is accurate and can be used to measure the actual leaf area. The regression equation of watermelon leaf area was obtained by leaf area measurement method：LA = 1.578L + 0.722W + 0.431LW， R2 = 0.991， the RE was 10.54%， which could be used to estimate watermelon leaf area.Key words： Watermelon; Leaf area; Threshold segmentation; Regression equation; Correlation coefficient; Relative error西瓜葉片大小是体现植株本身生长状况的重要性状之一，前人通过分析叶面积制定了最适宜西瓜生长的栽培措施，叶面积大小还与植株耗水量的关系密切[1-4]，因此准确测量西瓜叶面积对生产研究具有重要的意义。
