秦海玉

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用圖形圖像技術(shù)處理作物圖像提取作物形態(tài)信息分析

秦海玉

成都東軟學(xué)院計(jì)科系，四川 都江堰 611844

隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算對(duì)于圖像、圖形的處理能力也是越來越強(qiáng)，圖像圖形技術(shù)在可以通過計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件來完成對(duì)各類圖像的高效處理，提取相應(yīng)的圖形信息，從而加快工作效率，對(duì)于農(nóng)作物圖像也是如此?；诖?，主要對(duì)作物圖像在應(yīng)用圖形圖像技術(shù)進(jìn)行處理對(duì)其作物形態(tài)進(jìn)行提取的應(yīng)用進(jìn)行了分析探討，以期能夠不斷提升作物圖像處理效率。

圖形圖像；作物圖像；作物形態(tài)信息

作物形態(tài)信息對(duì)于作物栽培育種是非常關(guān)鍵的，作物形態(tài)與后期的作物成長、栽培密度和營養(yǎng)分配等都有著重要關(guān)聯(lián)，并且也是農(nóng)學(xué)實(shí)驗(yàn)中的重要參考指標(biāo)，因而對(duì)作物形態(tài)進(jìn)行快速精準(zhǔn)地定性和定量描述是非常重要的，而這一點(diǎn)主要需要通過借助圖形圖像技術(shù)處理來完成。

1 圖形圖像技術(shù)在作物圖像形態(tài)信息的定性描述中的應(yīng)用

1.1 生物量縱向垂直分布

這一指標(biāo)的定義主要是植株組織從生長地面到頂端干重分布和葉片面積分布，在傳統(tǒng)的方法當(dāng)中，主要是用刈刀從下到上按照一定的距離砍斷植株，然后在對(duì)葉面積進(jìn)行分別的承重和測(cè)量，但這種手工操作方法在時(shí)間和精力上都需要投入大量的人力和物力，而且植株的信息受外界環(huán)境因素影響較大，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果精度較低，而借助于計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)對(duì)作物圖像進(jìn)行處理則能夠有效提升作物信息的處理效率，通過對(duì)作物圖像中的側(cè)面剪影像進(jìn)行處理可以得到作物的側(cè)面像面積縱向分布，該側(cè)面像與直接肉眼觀察到的作物長相和長勢(shì)印象相似。在獲取側(cè)面像之后對(duì)剪影當(dāng)中的植株莖葉骨架線進(jìn)行提取確定，能夠得到作物莖葉長度縱向分布，然后從這兩點(diǎn)就可以利用圖形圖像技術(shù)得到縱向分布圖，還可以對(duì)作物的平均高度、作物重心進(jìn)行確定，從而獲得更多的作物定性描述。其中作物平均高度的定義主要是作物縱向分布上從底部到高出累計(jì)超過作物的百分之八十算作平均高度。

1.2 葉片角度分布

葉片姿態(tài)是作物形態(tài)信息提取中的重要一點(diǎn)，葉片姿態(tài)也決定了作物的品種和后期的種植密度等，在傳統(tǒng)圖像處理當(dāng)中主要是通過直觀描述來獲取葉片信息，比如對(duì)于小麥葉片，短而豎直的葉片用“馬耳朵”進(jìn)行表示，而長而豎直的葉片則用“驢耳朵”來進(jìn)行表示，肥而軟的葉片則用“豬耳朵”來表示等等，這種直觀的表示方法本身受主觀因素的影響較大，每個(gè)人對(duì)于葉片的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也是存在差異的，因而在描述上往往會(huì)出現(xiàn)混淆，導(dǎo)致對(duì)作物的信息描述不準(zhǔn)。而利用圖像圖形技術(shù)處理能夠?qū)ψ魑锏娜我馇€形狀進(jìn)行精確描述，并且能夠?qū)θ~片的葉形和姿態(tài)等進(jìn)行具體描述，用戶可以根據(jù)自己的需求在作物圖像的葉片主葉脈上進(jìn)行標(biāo)記，每片葉子上可以標(biāo)記兩到六個(gè)點(diǎn)，然后用曲線擬合的方法對(duì)葉片進(jìn)行精確數(shù)學(xué)描述，植株的呼聲性比較好的話，都可以通過拍攝相應(yīng)的作物圖像輸入到計(jì)算機(jī)中利用圖形圖像技術(shù)對(duì)葉片伸展形態(tài)等全面信息進(jìn)行提取，從而有效保證了葉片信息描述的準(zhǔn)確性和客觀性。同時(shí)，在對(duì)葉片進(jìn)行信息提取時(shí)，還包括對(duì)葉夾角進(jìn)行描述定義。葉夾角是葉片和作物莖之間的夾角，隨著作物生長和外部環(huán)境變化會(huì)發(fā)生一定的改變，而這一夾角的變化大小與作物的產(chǎn)量是存在一定相關(guān)關(guān)系的，因而需要定期對(duì)葉夾角進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，這一點(diǎn)利用圖形圖像技術(shù)也可以完成，并且還可以對(duì)作物莖葉方向和姿態(tài)的未來生長變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)估。

2 圖形圖像技術(shù)處理方法和影響因素

2.1 圖形圖像處理方法

在圖形圖像處理方面主要是采用攝像頭、多媒體卡、IMS圖片軟件等組成的多媒體系統(tǒng)來進(jìn)行處理，將已經(jīng)拍攝好的作物圖像輸入到計(jì)算機(jī)當(dāng)中，并將其保存在硬盤當(dāng)中，用C++語言對(duì)作物圖像進(jìn)行語言編制。在作物圖像的獲取上，技術(shù)人員需要先將作物樣本準(zhǔn)備好，然后在作物樣本后面放一個(gè)標(biāo)尺背景，并用照相機(jī)或是攝像機(jī)來獲取圖像。計(jì)算機(jī)中的圖形圖像技術(shù)主要是能夠完成以下幾個(gè)處理功能：一是對(duì)標(biāo)尺進(jìn)行讀取，通過對(duì)圖像上像素點(diǎn)和實(shí)際長度之間的比例分析，以及對(duì)圖像像素點(diǎn)和實(shí)際面積比例分析來獲取相應(yīng)的尺寸；二是對(duì)圖像進(jìn)行剪裁，利用圖形圖像系統(tǒng)可以將鏡頭當(dāng)中的植株圖像以外部分全部去除掉；三是能夠提升作物圖像質(zhì)量，通過銳化、增強(qiáng)等處理來使作物圖像更加清晰；四是利用系統(tǒng)自帶標(biāo)準(zhǔn)面積對(duì)作物側(cè)面像縱向分布進(jìn)行表示和確定。

2.2 影響因素

雖然圖形圖像技術(shù)對(duì)作物圖像進(jìn)行處理能夠快速、準(zhǔn)確地對(duì)作物形態(tài)信息進(jìn)行提取，但在實(shí)際操作過程中還是會(huì)受到一些因素影響，影響作物形態(tài)信息的提取準(zhǔn)確性：一是不同的側(cè)面像所得到的投影面積、葉片信息是不同的，這對(duì)于作物信息的描述就會(huì)出現(xiàn)偏差。因而需要技術(shù)人員將作物拔下之后按照一定的方向進(jìn)行固定拍攝，或是拍攝多個(gè)側(cè)面像來取平均值，以此來增強(qiáng)作物信息描述的準(zhǔn)確性；二是作物不同部位之間的重疊會(huì)影響圖像處理信息提取的準(zhǔn)確性。由于圖片是平面的，在拍攝時(shí)難免會(huì)有重疊就會(huì)直接影響圖形圖像處理的結(jié)果準(zhǔn)確性，因而需要將樣本拔下，將分蘗分開進(jìn)行固定，以減少重疊帶來的影響，保證作物圖像信息的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)語

圖形圖像技術(shù)對(duì)作物圖像進(jìn)行處理，能夠?qū)⒆魑镄螒B(tài)信信息清楚顯示出來，包括葉片角度和長度、作物株型等信息進(jìn)行定性或定量描述，但作物圖像本身的一些因素會(huì)影響圖形圖像的處理效果，因而需要技術(shù)人員進(jìn)行進(jìn)一步的精化處理，以便有效提升作物圖像形態(tài)信息的處理效率。

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Analysis of crop morphological information processing by image processing technology

Qinhaiyu

Department of accounting，Chengdu Neusoft University，Dujiangyan Sichuan 611844

with the development of modern computer technology and calculation for the image and graphics processing ability is more and more strong， image and graphics technology in May by the technology of computer and software to complete the efficient processing of all kinds of image and the corresponding graphical information extraction to quick work efficiency， to crop the image too. In this paper， the application of image technology in crop image processing in the application of the crop morphology were analyzed and discussed， in order to continuously improve the efficiency of crop image processing.

graphic image； crop image； crop morphological information

Q944

A

1009-6434(2016)09-0031-02