本文關(guān)鍵詞：基于廣角攝影技術(shù)的柑橘樹(shù)冠層葉面積指數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

2014年8月

1298．2014．08．044doi：10．6041/j．issn．1000-

農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)

第45卷第8期

基于廣角攝影技術(shù)的柑橘樹(shù)冠層葉面積指數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)

吳偉斌

1

*

馮灼峰

2

洪添勝

3

張立俊

2

杜俊毅

2

黃雙萍

2

（1．華南農(nóng)業(yè)大學(xué)南方農(nóng)業(yè)機(jī)械與裝備關(guān)鍵技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州510642；2．華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，廣州510642；3．國(guó)家柑橘產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系機(jī)械研究室，廣州510642）

摘要：提出一種基于廣角攝像技術(shù)的柑橘樹(shù)葉面積指數(shù)快速、簡(jiǎn)易檢測(cè)方法。將廣角攝像鏡頭拍攝的柑橘樹(shù)圖像導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，進(jìn)行灰度化、圖像增強(qiáng)、濾波處理與二值化處理，計(jì)算出柑橘樹(shù)冠層的孔隙率，，據(jù)此推導(dǎo)柑橘樹(shù)冠層葉面積指數(shù)。試驗(yàn)以掃描法檢測(cè)結(jié)果作為真實(shí)值，并以加拿大WinSCANOPY型冠層分析儀與本系統(tǒng)作檢測(cè)效果對(duì)比，結(jié)果表明在同等試驗(yàn)條件下，利用WinSCANOPY型冠層分析儀檢測(cè)柑橘樹(shù)葉面積指數(shù)的相對(duì)誤差變化范圍為－30.39%～43.53%，相對(duì)誤差絕對(duì)值的平均值為18.90%，本系統(tǒng)檢測(cè)的相對(duì)誤差變化范圍為－27.26%～37.06%，相對(duì)誤差絕對(duì)值的平均值為19.91%，滿足柑橘樹(shù)冠層LAI檢測(cè)試驗(yàn)要求。關(guān)鍵詞：柑橘

葉面積指數(shù)

廣角攝影技術(shù)

檢測(cè)系統(tǒng)

圖像處理

中圖分類(lèi)號(hào)：TP317.4；S314

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1298（2014）08-0276-06文章編號(hào)：1000-

引言

LAI）反映了單位葉面積指數(shù)（Leafareaindex，

地表上植物葉片面積的多少，是分析冠層結(jié)構(gòu)的最重要參數(shù)之一，與其它冠層結(jié)構(gòu)參數(shù)聯(lián)合決定柑橘樹(shù)對(duì)光能、水分、肥料等利用和管理的能力，研究葉面積指數(shù)的無(wú)損檢測(cè)方法具有重要的理論意義和應(yīng)

［1－3］

。近年來(lái)，用價(jià)值國(guó)外已經(jīng)成功研制了一系列以半球圖像為基礎(chǔ)的數(shù)字植物冠層圖像分析儀，如

110、加拿大Ｒegent美國(guó)CID公司生產(chǎn)的CI-Instrument公司生產(chǎn)的WinSCANOPY和英國(guó)Delta-T

公司生產(chǎn)的HemiView等，它們通常由魚(yú)眼鏡頭、數(shù)

［4－6］

，碼相機(jī)、冠層圖像分析軟件和數(shù)據(jù)處理器組成

不僅實(shí)現(xiàn)了理想的全天空?qǐng)D像快速分析，而且可以

數(shù)分析系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)對(duì)比。

1

1.1

系統(tǒng)整體檢測(cè)方案

系統(tǒng)檢測(cè)原理

柑橘樹(shù)LAI檢測(cè)系統(tǒng)先利用廣角攝像頭攝取目

標(biāo)圖像，再利用Matlab軟件對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行灰度變換、圖像增強(qiáng)、濾波處理、二值化處理，系統(tǒng)程序通過(guò)對(duì)已被處理的目標(biāo)圖像進(jìn)行分析，計(jì)算出柑橘樹(shù)的葉面積、實(shí)際占地面積、孔隙率以及葉面積指數(shù)等參數(shù)。系統(tǒng)檢測(cè)LAI原理框圖如圖1所示

。

在野外快速獲得大量圖像，分析出冠層與天空的比

例并計(jì)算出LAI等植物冠層結(jié)構(gòu)參數(shù)。

目前用于檢測(cè)果樹(shù)冠層LAI的設(shè)備成本普遍較高，且操作過(guò)程復(fù)雜，受檢測(cè)環(huán)境的影響大，因此限制了其推廣

［7］

圖1

Fig．1

系統(tǒng)檢測(cè)LAI原理框圖

BlockdiagramofLAIdetectionprincipal

1.2系統(tǒng)硬件構(gòu)建

。隨著圖像處理技術(shù)迅速發(fā)展及數(shù)

碼照相技術(shù)和圖像處理軟件的不斷應(yīng)用，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用簡(jiǎn)便方法檢測(cè)葉面積指數(shù)成為可能，如有

［8－12］

。為此，研究利用智能手機(jī)攝像頭檢測(cè)LAI本

系統(tǒng)在利用廣角攝像頭拍攝柑橘樹(shù)圖像的基礎(chǔ)

上，采用圖像處理方法對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)柑橘樹(shù)冠層結(jié)構(gòu)參數(shù)的檢測(cè)。攝像頭為深圳市林柏視科技有限公司生產(chǎn)的120°攝像頭，該攝像頭符合單角度反演的視場(chǎng)角要求。

系統(tǒng)所用攝像鏡頭為廣角鏡頭，支持動(dòng)態(tài)和靜

文設(shè)計(jì)基于廣角攝像技術(shù)的柑橘樹(shù)葉面積指數(shù)快

速、簡(jiǎn)易檢測(cè)系統(tǒng)，并與WinSCANOPY型葉面積指

03-03修回日期：2014-04-21收稿日期：2014-*國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（30871450）、27）、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)資金資助項(xiàng)目（CAＲS-公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)

資助項(xiàng)目（201203016）和惠州市產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項(xiàng)目（2013B050013015）mail：wuweibin@scau．edu．cn作者簡(jiǎn)介：吳偉斌，副教授，主要從事機(jī)電一體化技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用研究，E-E-mail：tshong@scau．edu．cn通訊作者：洪添勝，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事機(jī)電一體化和信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究，

  本文關(guān)鍵詞：基于廣角攝影技術(shù)的柑橘樹(shù)冠層葉面積指數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。