本實用新型涉及一種茶葉葉片參數(shù)測量裝置領(lǐng)域，具體說涉及一種基于圖像處理技術(shù)的茶葉病斑類型識別和病斑面積參數(shù)自動化測量裝置。

背景技術(shù)：

茶葉中含有機化學成分達四百五十多種，無機礦物元素達四十多種。茶葉中的有機化學成分和無機礦物元素含有許多營養(yǎng)成分和藥效成分。每天喝茶，可降低心腦血管發(fā)病和死亡風險，有研究發(fā)現(xiàn)，不喝茶的人高血壓的發(fā)病率為10.55％，常喝茶的人為6.95％，茶的確有一定的降壓作用。喝茶還能消除疲勞、提神、消食、利尿解毒、防止齲齒、消除口臭，茶還是堿性飲料，有利于酸性體質(zhì)。

茶葉病蟲害對茶葉品質(zhì)的影響很大。主要病害有茶云紋葉枯病，茶輪斑病、茶赤葉斑病、苔蘚、地衣等。

現(xiàn)有的葉片參數(shù)相關(guān)測量技術(shù)主要集中在葉面積、葉長、葉寬和長寬比等常規(guī)參數(shù)的測量，也有一些研究人員對葉片病斑類型進行測量研究，但未見對茶葉病斑類型識別和面積測量的研究。

因此，提供一種操作容易，且能夠快速準確的對含有病斑的待測茶葉進行識別和面積測量并進行單位換算，為茶園管理提供參考的測量裝置，是一個值得的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型提供了一種能夠快速準確的對含有病斑的待測茶葉進行識別和面積測量并進行單位換算，為茶園管理提供參考的茶葉病斑類型識別和病斑面積參數(shù)測量裝置。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：

茶葉病斑類型識別和病斑面積參數(shù)測量裝置，包括底座9，設(shè)置在底座9中央的待檢測病斑葉片7，以及位于待檢測病斑葉片7左側(cè)的葉病斑類型標本6和位于待檢測病斑葉片7右側(cè)的黑色正方形單位面積參照物10；所述的底座9兩側(cè)設(shè)置有支撐桿裝置，以及設(shè)置在支撐桿裝置上的高分辨率攝像裝置；

所述的底座9中央設(shè)置有放置的待測病斑葉片7，以及位于待測病斑葉片7四周的測量區(qū)域虛線框8；所述的葉病斑類型標本6位于測量區(qū)域虛線框8的左側(cè)，且三個并列設(shè)置，每個葉病斑類型標本四周均設(shè)置有標本矩形虛線區(qū)5；所述的黑色正方形單位面積參照物10位于測量區(qū)域虛線框8的右側(cè)，且四周設(shè)置有黑色正方形單位面積參照物矩形虛線框11；

所述的支撐桿裝置包括垂直設(shè)置在底座9邊緣左側(cè)的垂直支撐桿裝置和右側(cè)的右縱支撐桿15，以及設(shè)置在垂直支撐桿裝置和右縱支撐桿15上，且兩端分別連接的橫向支撐桿裝置；

所述的垂直支撐桿裝置包括左縱向支撐桿3，以及位于左縱向支撐桿3下部兩側(cè)的兩個構(gòu)造成三角形狀的固定支撐桿4；

所述的垂直支撐桿裝置包括縱向支撐桿3，所述的縱向支撐桿3的中間處通過兩個固定支撐桿4組合成三角形結(jié)構(gòu)，并與固定支撐桿4的一端與底座9通過第一螺旋按鈕12組合固定連接；

所述的橫向支撐桿裝置包括橫向支撐桿1，所述的橫向支撐桿1的兩端設(shè)置有套桿切口13，套桿切口13內(nèi)分別穿有左縱向支撐桿3和右縱向支撐桿15；所述的左縱向支撐桿3和右縱向支撐桿15通過設(shè)置在橫向支撐桿1上的兩端的固定旋鈕16對左縱向支撐桿3與橫向支撐桿1的固定高度進行限位；所述的橫向支撐桿1的靠近中間設(shè)置有攝像設(shè)備測量放置窗口14,所述的攝像設(shè)備測量放置窗口14上設(shè)置有高分辨率攝像設(shè)備2。

積極有益效果：本實用新型測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備堅固，操作簡便，實現(xiàn)對含有病斑的待測茶葉樣本的快速測量；測量方法能夠有效、準確地測量待測葉片樣本病斑類型和面積等參數(shù)，為茶葉研究管理人員提供有價值的參考數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖一；

圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖二；

圖3為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖三；

圖中為：橫向支撐桿1、高分辨率攝像設(shè)備2、左縱向支撐桿3、固定支撐桿4、標本矩形虛線區(qū)5、葉病斑類型標本6、待測病斑葉片7、測量區(qū)域虛線框8、底座9、黑色正方形單位面積參照物10、黑色正方形單位面積參照物矩形虛線框11、第一螺旋按鈕12、套桿切口13、攝像設(shè)備測量放置窗口14、右縱向支撐桿15、固定旋鈕16。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本實用新型做進一步的說明：

如圖1所示，茶葉病斑類型識別和病斑面積參數(shù)測量裝置，包括底座9，設(shè)置在底座9中央的待檢測病斑葉片7，以及位于待檢測病斑葉片7左側(cè)的葉病斑類型標本6和位于待檢測病斑葉片7右側(cè)的黑色正方形單位面積參照物10；所述的底座9兩側(cè)設(shè)置有支撐桿裝置，以及設(shè)置在支撐桿裝置上的高分辨率攝像裝置；

所述的底座9中央設(shè)置有放置的待測病斑葉片7，以及位于待測病斑葉片7四周的測量區(qū)域虛線框8；所述的葉病斑類型標本6位于測量區(qū)域虛線框8的左側(cè)，且三個并列設(shè)置，每個葉病斑類型標本四周均設(shè)置有標本矩形虛線區(qū)5；所述的黑色正方形單位面積參照物10位于測量區(qū)域虛線框8的右側(cè)，且四周設(shè)置有黑色正方形單位面積參照物矩形虛線框11；

所述的支撐桿裝置包括垂直設(shè)置在底座9邊緣左側(cè)的垂直支撐桿裝置和右側(cè)的右縱支撐桿15，以及設(shè)置在垂直支撐桿裝置和右縱支撐桿15上，且兩端分別連接的橫向支撐桿裝置；

所述的垂直支撐桿裝置包括左縱向支撐桿3，以及位于左縱向支撐桿3下部兩側(cè)的兩個構(gòu)造成三角形狀的固定支撐桿4；

所述的垂直支撐桿裝置包括縱向支撐桿3，所述的縱向支撐桿3的中間處通過兩個固定支撐桿4組合成三角形結(jié)構(gòu)，并與固定支撐桿4的一端與底座9通過第一螺旋按鈕12組合固定連接；

如圖2、圖3所示，所述的橫向支撐桿裝置包括橫向支撐桿1，所述的橫向支撐桿1的兩端設(shè)置有套桿切口13，套桿切口13內(nèi)分別穿有左縱向支撐桿3和右縱向支撐桿15；所述的左縱向支撐桿3和右縱向支撐桿15通過設(shè)置在橫向支撐桿1上的兩端的固定旋鈕16對左縱向支撐桿3與橫向支撐桿1的固定高度進行限位；所述的橫向支撐桿1的靠近中間設(shè)置有攝像設(shè)備測量放置窗口14,所述的攝像設(shè)備測量放置窗口14上設(shè)置有高分辨率攝像設(shè)備2。

實施例

本實用新型包括左縱向支撐桿3、橫向支撐桿1、白色底座9；底座9在測量區(qū)域虛線框8左側(cè)2cm處設(shè)置有三個病斑類型標本6和標本虛線框5，各標本虛線框5之間與虛線框8保持平行且間隔為2cm，右側(cè)2cm處放置有一個單位面積正方形參照物10，內(nèi)部為純黑色，以便后續(xù)圖像處理操作，主要用于單位面積的標定和葉片樣本參數(shù)的面積的轉(zhuǎn)換；測量區(qū)域虛線框8，將葉片放置在虛線內(nèi)部，方便提取葉片區(qū)域；做縱向支撐桿3與底座9相連，左側(cè)豎向支撐桿中間設(shè)置有兩個斜向能夠構(gòu)成三角形結(jié)構(gòu)的固定支撐桿4，以固定左縱向支撐桿3；左縱向支撐桿3和右縱向支撐桿15上部與橫向支撐桿1相連；在裝置的上方橫向支撐桿1正對底座9的測量區(qū)域虛線框8上方放置一個高分辨率攝像設(shè)備2，以對待測葉片樣本7拍照，拍照時保持待測葉片樣本7中心方向與高分辨率攝像設(shè)備2居中垂直，以提高拍攝獲取的樣本的精確度；橫向支撐桿1含有第一螺旋按鈕12和套桿切口13，方便橫向支撐桿1上下調(diào)節(jié)；含攝像設(shè)備測量放置窗口14，高分辨率攝像設(shè)備2能夠左右移動，以調(diào)節(jié)拍攝區(qū)域。

利用茶葉病斑類型和面積參數(shù)測量裝置進行病斑類型識別和面積測量的方法，包括以下三個步驟：

(一)獲取含待測葉片和兩側(cè)標定物的樣本圖像：通過高分辨率攝像設(shè)備對含病斑的茶葉樣本和兩側(cè)的病斑類型標本和黑色單位面積參照物進行拍攝，并將圖像輸送到計算機中，以便后續(xù)軟件處理；

(二)樣本圖像預處理過程：利用可視化編程語言為開發(fā)工具，實現(xiàn)對拍攝的圖像樣本進行預處理，分別定位含病斑的茶葉樣本區(qū)域、左側(cè)的病斑類型標本和右側(cè)的單位面積參照物區(qū)域，然后分別對各區(qū)域進行不同閾值的二值化處理，主要包含兩個步驟，第一步進行樣本和背景的分離，以便獲取整葉區(qū)域進行整葉面積的計算；第二步，分別計算三種類型的病斑標本的顏色最大值和最小值，利用各顏色最值分別對葉片樣本進行二值化，以縮小待遍歷的整葉區(qū)域；

(三)病斑類型識別和面積計算：首先對左側(cè)的各病斑類型標本進行特征提取，特征提取方法主要是采用兩層金字塔式的Patch特征，然后對待測葉片樣本進行不同類型的病斑區(qū)域定位，采用由粗到細的方式進行逐步篩選，找到疑似區(qū)域后進行與病斑類型標本歸一化并按照相同的方式提取特征，并與各待測病斑類型標本進行比對識別，相似度超過指定閾值則認為該區(qū)域?qū)儆诋斍安“哳愋?，最后統(tǒng)計整葉面積和該病斑區(qū)域的像素點數(shù)量，進行面積的換算，最終得到整葉中對應的病斑面積和所占整葉面積比例。

所述的利用茶葉病斑類型識別和面積參數(shù)測量裝置進行測量的方法，包括以下步驟：

(1).獲取含待測葉片和兩側(cè)標定物的圖像樣本：選取單個待測的含病斑茶葉樣本7；將待測葉片樣本7放置在指定測量區(qū)域虛線框8內(nèi)；選取待測定的不同類型病斑標本6，放置在對應的標本區(qū)域虛線框5中；設(shè)置好右側(cè)的黑色正方形單位面積參照物10；調(diào)整攝像設(shè)備2拍攝范圍，并對各區(qū)域進行整體拍攝；

(2).對圖像樣本預處理：在裝置的上方橫向支撐桿1正對底座9中測量區(qū)域虛線框8上方的攝像設(shè)備測量放置窗口14處放置一個高分辨率攝像設(shè)備2，以對待測葉片樣本7拍照，拍照時保持葉片中心方向與相機居中垂直，三種病斑類型標本6和單位黑色正方形單位面積參照物10分別位于虛線矩形框8的左右兩側(cè)，單位黑色正方形單位面積參照物10的面積為S；主要包含兩個步驟，第一步進行葉片樣本7和底座9白色背景的分離，以便獲取整葉區(qū)域進行整葉7面積Szy的計算；第二步，分別計算三種類型的病斑標本6的顏色最大值Cd和最小值Cx，利用各顏色最值分別對葉片樣本7進行二值化，以縮小待遍歷的整葉區(qū)域；按照相對位置坐標對黑色正方形單位面積參照物10統(tǒng)計，其對應的像素點數(shù)為N；

(3).病斑類型識別和面積計算：首先對左側(cè)的各病斑類型標本6進行特征提取，特征提取方法主要是采用兩層金字塔式的Patch特征，然后對待測葉片樣本7進行不同類型的病斑區(qū)域5定位，采用由粗到細的方式進行逐步篩選，找到疑似區(qū)域后進行與病斑類型標本6歸一化并按照相同的方式提取特征，同時統(tǒng)計該區(qū)域的像素點數(shù)量Nb，并與各待測病斑類型標本6進行比對識別，相似度超過指定閾值則認為該區(qū)域?qū)儆诋斍安“哳愋?，最后根?jù)第一步統(tǒng)計整葉面積像素點數(shù)量Nzy和該病斑區(qū)域的像素點數(shù)量Nb，進行面積的換算得整葉面積最終得到整葉中對應的病斑面積和所占整葉面積比例為

本實用新型測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，能夠?qū)崿F(xiàn)對待測葉片樣本的快速信息采集；測量方法能夠快速、準確地測量待待測葉片樣本包括內(nèi)部和邊緣殘缺的面積和周長，為農(nóng)作物科研人員獲得有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供參考。

以上實施案例僅用于說明本實用新型的優(yōu)選實施方式，但本實用新型并不限于上述實施方式，在所述領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替代及改進等，均應視為本申請的保護范圍。