基于漫水填充算法的叶面积仪研制

叶片是植物进行光合和蒸腾作用的主要器官,叶片面积大小直接影响植物对光的利用效率。快速准确地测量叶面积能够有效提高植物光合和蒸腾作用研究的效率。测量叶面积的方法有很多种,其中以叶面积仪法最为广泛使用。但是国内现有叶面积仪开发的种类较少,误差比较大,且重复性较差。因此,提出一种基于漫水填充算法的手持式叶面积仪,并通过与传统方法测定不同形状叶面积进行比较。结果表明:该叶面积仪测量误差仅为0.55%,且多次测量变异性较小,最低变异系数仅为0.7%,平均变异系数为1.2%,测量效率高,适合推广使用。     

基于支持向量机的植物图像分割

图像分割是计算机视觉领域的特别在小样本、高维情况下,具有较好的泛化性能.为此,以植物图像为例,结合数字图像处理技术,采用支持向量机法实现了植物叶片图像与背景图像的分割.实验证明,与传统的分割方法比较,该方法是高效和准确的.     

滴灌加工番茄叶面积、干物质生产与积累模拟模型

以生理发育时间为时间尺度,建立了基于生理发育时间(PDT)的加工番茄叶面积指数(LAI)、比叶面积(SLA)模拟模型,并将叶面积指数模型与基于生理生态过程的光合作用和干物质生产模型相结合,构建了滴灌加工番茄干物质生产与积累的模拟模型。结果表明:PDT法对加工番茄叶面积指数(LAI)与1∶1直线间的决定系数R2、根均方差(RMSE)和模型效率指数(ME)分别为0.926 5、12.87%、0.972 4;SLA法模拟叶面积指数的预测结果与1∶1直线间的R2、RMSE和ME分别为0.675 8、42.24%、0.712 4。本模型对加工番茄地上部干物质量的预测结果与1∶1直线间的R2、RMSE和ME分别为0.990 3、11.91%、0.990 1;而SLA法对加工番茄地上部干物质量的预测结果与1∶1直线间的R2、RMSE和ME分别为0.895 6、31.29%、0.750 4。与SLA法相比,PDT法在改善加工番茄叶面积指数预测精度的同时亦提高了干物质量的预测精度。     

投影称重法求植物叶面积指数

<正> 在作物需水量研究中,需求出叶面积指数,下面介绍一种叶面积指数的测定方法。 植物叶子的形状,千姿百态,没有任何几何法则能够定量的描述它。当前最先进的手段是用扫描法。使用的仪器叫做光电叶面积仪,测定误差在5％左右(其原因是有的叶子不可能充份展平、加之仪器本身的误差所致)。这种仪器也不普及加之基层站、点的电源又没有保证,所以我们试用了叶面积投影称重法。 据多次重复试验证明,此方法简易可靠,误差为±1％。 投影称重法的测定步骤: (一)材料与设备 1mm厚的机用纸垫(烘干)、削尖的硬铅笔、剃须刀片、天秤(感量0.01g)、剪刀、曲线尺、记录纸笔。     

基于3-D数据的叶片萎蔫形态辨识方法

以西葫芦为试验对象,采用非接触式激光扫描获取植物叶片3-D形态信息,运用微分几何算法、二维傅里叶谱分析法、垂直投影叶面积法以及标准差法定义了4种植物萎蔫指数(TB_3D、RLWI-2DFT、RTPLA和RSD)用来定量刻画植物萎蔫状态。试验结果表明萎蔫指数能够很好地定量刻画植物萎蔫形态。其中TB_3D与太阳全辐射量、大气温度线性相关,决定系数取值范围分别为[0.710,0.721]和[0.513,0.589]。TB_3D与茎秆直径线性相关,决定系数为0.845。最后通过比较4种萎蔫指数刻画萎蔫状态的相关性,两两间决定系数大于0.736,结果表明4种指数的萎蔫表征效果基本一致。     

基于传感器技术的香菇甲醛快速无损检测分析

用化学法和仪器法(甲醛测定仪)分别测定经甲醛熏制香菇中的甲醛含量,并对两种方法进行比较分析.结果表明,采用化学法和仪器法测得香菇中的甲醛含量均随着熏蒸甲醛浓度增加而增加,且具有显著相关性.两种方法测得结果之间也具有显著的线性相关性,由此可以用甲醛测定仪快速准确地检测出香菇中的甲醛含量.     

淀粉中二氧化硫残留量测定的几种方法比较

通过对不同二氧化硫(SO2)残留量测定方法的比较,了解各种方法在淀粉检测应用中的优缺点。使用直接滴定法、盐酸副玫瑰苯胺法、常量蒸馏微量滴定法和酸度法测定了3组淀粉样品中的SO2残留量,比较了4种方法的优缺点。结果表明:直接滴定法和常量蒸馏微量滴定法测定二氧化硫(SO2)残留量比盐酸副玫瑰苯胺法和酸度法的测定结果偏低,且具有显著差异。盐酸副玫瑰苯胺法与酸度法更适于测定淀粉及其衍生物类产品的二氧化硫残留量测定。     

基于双远心镜头的高精度叶面积测量方法研究

叶片是植物重要的光合器官,也是植物进行蒸腾的主要场所。植物叶面积的检测对于评估作物的长势和建立植物的生长模型有着非常重要的研究意义。针对现有基于机器视觉测量叶面积存在的缺陷,提出一种采用双远心镜头的高精度叶面积测量方法,该方法不需要对图像进行畸变校正,采用图像边缘增强、亚像素提取和图像分割等先进图像处理算法,使得图像边缘提取精度达到0.1个像元,叶面积测量精度达到3×10~(-6) mm~2。试验结果表明,该方法不仅测量精度高,而且大大提高测量效率。     

基于ARM9的手持式叶面积仪的设计

为了快速、精确、无损地测量叶面积,设计了一种基于ARM9的便携式叶面积仪。以三星公司的ARM9微处理器S3C2440为硬件核心,以嵌入式Windows CE为操作系统,应用图像处理法,结合大容量的SDRAM及NAND FLASH,CMOS摄像头和带触摸功能的LCD等,设计了叶面积仪的硬件系统和软件系统,并对主要部分进行了详细介绍。该系统实现简单,成本低,具有良好的便携性、准确性和稳定性。     

基于地基激光雷达的玉米真实叶面积提取方法研究

叶面积指数(LAI)是定量描述植物叶片生长状态的重要参数,相较于受叶片聚集情况影响较大的有效LAI,真实LAI更能准确反映作物真实的生长状态。地基激光雷达(TLS)可以快速获取高精度植物的高度、密度、叶倾角、叶面积等作物结构信息,但在叶面积信息获取上主要得到的是有效LAI。借鉴体素化的思想,提出了基于体素内叶片及其投影数学关系的真实叶面积获取方法。该方法充分利用TLS在获取垂直结构信息上的优势,将表征玉米真实生长状态的点云数据作为数据源,利用体素将玉米叶片回波点云分割成一系列叶片单元,基于体素内叶片及其投影数学关系求取叶片单元面积,进而实现玉米真实叶面积的获取。通过利用不同激光雷达扫描仪分别于北京和河北两地获取的不同品种、不同尺度的4个样本点的玉米TLS点云数据进行验证:样本点1、2、3的试验数据为单木尺度,采用不同体素大小计算叶面积。结果表明,该方法计算所得叶面积与实测叶面积具有较高的相关性,决定系数均在0.8以上,方法可信度较高;最优体素大小分别为0.17、0.15、0.15 cm,在相应最优体素大小下,RMSE分别为61.898、44.058、42.844 cm2,植株总叶面积之间的相对误差分别为-2.678%、0.619%、-0.474%,误差较小,精度较高。样本点4的玉米点云数据属于群体尺度,叶面积计算结果与实测叶面积之间的绝对误差为-14.663%,计算结果偏小。由此可知,基于体素内叶片及其投影数学关系的真实叶面积获取方法切实可行,且精度较高。     

基于Laplace边缘检测算法虚拟植物系统的研究与实现

将计算机信息技术引入农业生产研究是目前农业生产研究的新发展方向,并伴随产生了农业信息化这样的新领域。植物叶片几何形状的识别是农业信息化结合数字图像处理技术的一个方面。为此,通过理论分析和仿真计算对研究植物叶片形状的传统图像边缘检测技术进行了分析比较,并创造性地提出了利用Laplace边缘检测算子来改进植物叶片几何形状的识别与检测系统。Laplace边缘检测算子的二维几何形态的建模具有数据的表达与复制的功能,通过生成的图像处理数据更加准确地识别与检测不同种类植物叶片的形态,为农业生产研究者提供更加有效、更加准确的研究数据。     

北京市园林主要灌木单株耗水量比较研究

采用盆栽法分别对6种北京城市常用园林灌木单株的耗水规律进行研究,并对苗木在不同灌溉量处理下的耗水特性及生长表现进行研究与评价。研究结果表明:在相同自然环境条件下,6种灌木的耗水特性划分为三类:高耗水型、低耗水型、中间型。大叶黄杨(Euonymus japonicus)为高耗水型灌木,金银木(Lonicera maackii)、红瑞木(Swida alba)为低耗水型灌木,小叶黄杨(Buxus microphylla)、冬青卫矛(Euonymus kiautschovicus)、棣堂(Kerria ja-ponica)等3种灌木为耗水量适中的灌木类型;不同灌溉处理对6种灌木植物蒸腾耗水量具有显著的影响(P<0.001),随着水分胁迫的加强,6种灌木的蒸腾耗水量表现出依次减少的趋势;选取植物光合速率与单片叶面积作为衡量植物水分匮缺的两项重要指标,其中植物光合速率与灌溉量成线性相关,灌溉量越高植物光合速率越大;不同灌溉处理下的植株基本表现为灌溉量越多,植株外形越好,其中叶面积与灌溉水平之间表现明显的相关性,是体现植株水分匮缺的一个很好的指标。     

基于图像上冠层体积的叶面积指数测算方法

介绍了基于图像上冠层体积计算叶面积指数的原理和方法,并将田间实测数据与传统测定方法所获数据进行了比较,结果表明：两种测定方法所获得的数据没有显著差异,即基于图像上冠层体积测定叶面积指数的方法是可行的,同时具有良好的可靠性和准确度。由此为果树叶面积指数的测定提供了一种可靠而且易操作的方法。     

土壤水分状况对猕猴桃叶片蒸腾速率影响研究

针对传统方法在计算猕猴桃叶片蒸腾速率时,存在结果不准确,修正率不高问题,为此,提出一种新参数修正法解决上述问题.基于高光谱传感器对猕猴桃叶面积蒸腾速率动态模拟分析方法,构建蒸腾模型;运用该模型分析各因素对蒸腾速率的影响,通过函数修正方法获得土壤水分状况系数,从而实现猕猴桃叶面积蒸腾速率的准确计算.为了验证方法的有效性,设计对比实验.结果表明,湿度和温度对猕猴桃叶面积蒸腾速度的影响较大,猕猴桃叶面积蒸腾速率与温度呈正相关,与湿度成负相关;该方法的蒸腾速率修正率与蒸腾速率准确率都可达到98％,实验结果可以为猕猴桃的种植提供参考.     

基于光谱和形状特征的水稻扫描叶片氮素营养诊断

使用扫描仪获取水稻叶片图像,综合运用数字图像处理技术、参数优选和分类方法,研究了不同氮素水平水稻叶片的光谱和形状特征,并进行了氮营养的诊断与识别。研究利用面向对象的分类方法提取叶尖部位的黄化面积比例,指数回归分析结果显示此参数与叶片氮含量具有很高的相关性(R2=0.863)。提取整叶和叶尖的颜色参数并分别与叶片氮含量进行指数回归分析,发现叶尖部位的颜色特征能更好地反映叶片的氮素营养状况。采用CfsSubsetEval和Scatter search相结合方法对特征进行约简与优化,根据选择结果结合支持向量机方法进行模式识别。精度检验结果显示该方法对缺氮和正常叶片的正确识别率较高,随氮素水平的升高,正确识别率降低,对过量水平的正确识别率较低,叶面积在缺氮和正常模式下能对识别起到很好的辅助作用。     

基于单参数Logistic的典型作物相对叶面积指数模型研究

为系统分析叶面积指数变化特征,构建便于实际应用的作物生长模型,在对现有叶面积指数模型参数变化特征分析的基础上,以相对有效积温为自变量,利用修正Logistic模型分析了冬小麦、夏玉米、水稻3种作物相对叶面积指数的增长特征,并确立了模型参数之间的关系。研究结果表明,参数a、b和c与相对有效积温特征值有关,随着c的增大,a逐渐增大、b逐渐减小,且其增大或减小速率均与相对有效积温有关;参数a、c与b之间也存在一定函数关系。基于参数之间的关系,对相对化修正Logistic模型进行了简化,建立了描述冬小麦、夏玉米和水稻3种作物的叶面积指数增长过程的单参数Logistic模型。利用实测资料对模型进行了评估,结果表明,该模型能够很好地模拟相对叶面积指数的增长变化过程。该简化模型参数少、形式简单、便于分析,因此易于应用,对建立其他作物的单参数相对叶面积指数模型具有一定的参考价值。     

毛豆叶面积回归测算及统计分布研究

在农业灾害研究、农田灌溉估算、作物栽培指导等实际应用中都需要测算叶面积。通过MATLAB程序对数码相机拍摄的毛豆叶片照片进行处理,计算得出叶长、叶宽和叶面积,并分别对叶面积与长乘宽、叶面积与长的平方的关系进行拟合,发现叶面积与长乘宽的拟合方程精度较高。研究了叶片指标的统计分布规律,并采用K-S(Kolmogorov-Smirnov)检验法对可能的分布进行了检验。结果发现对数正态分布和Gamma分布较为符合叶片指标的实际分布。给出了毛豆的叶面积的实际测量方法,并为叶面积的研究和应用提供了理论依据。     

氮素对膜下滴灌棉花叶面积指数的影响

选用北疆2个棉花主栽品种(石杂-2、新陆早-43),通过4个氮(N)素水平的小区试验数据,对全生育期叶面积指数(LAI)和辐热积(TEP)动态变化进行定量分析,并通过归一化处理,利用Curve Expert对其相对叶面积指数(RLAI)和相对辐热积(RTEP)进行动态模拟,得到7个模拟效果较好的模型,其中有理函数模型能够较准确地对棉花LAI的动态变化进行描述,决定系数为0.895。利用5个N素水平的田间试验和3个不同生态点独立的高产田试验对模型进行检验,其置信度为0.169、0.077、0.171,决定系数为0.948、0.964、0.971,一致性系数为0.987、0.991、0.989,相对误差为6.493%、4.371%、7.540%,均方根误差为0.188、0.143、0.227 m2/m2;说明基于RTEP的RLAI动态模型能够准确地反映棉花群体动态变化。不同N素处理下棉花群体LAI特征参数施氮效应的研究结果表明,N施用量对棉花LAI动态具有调控作用,尤其是平均叶面积指数、最大叶面积指数及其二者的比值等重要特征参数对N素反应较为敏感,可作为改善棉花群体叶片光合特性和提高产量的重要指标。     

基于Sketch UP软件的园林植物建模技术研究

应用新生的计算机辅助园林设计工具-Sketch Up软件,对园林植物建模的3种技术进行对比分析.结果表明:1)使用Sketch Up软件进行园林植物建模的3种方法完全可以模拟自然界中植物形态结构,并且使用剪影法、"十字树"法获取植物形态信息的方法比较简单.2)建造较大的园林场景可以使用剪影法和"十字树"法进行植物建模.3)在处理较小的园林场景时,模型量较小,全部应用三维模型是可行的.在处理较大的场景时,近景用三维模型,远景用贴图法的处理方法较好.     

基于遗传规划的植物分类识别方法

数字图像处理技术已经在我国各个领域得到了广泛的应用,但其在农业中的应用程度要远远落后于其他领域.植物叶片是植物最直观的特征,为此对植物叶片进行研究,按照叶片特征进行图像分割和识别,将图像处理、遗传规划等技术与农业技术紧密结合起来,从而推动我国农业现代化的发展.该识别方法可广泛应用于农业与林业的农作物和中草药生长调查等方面,具有良好的市场前景.