計(jì)算機(jī)圖像處理在缺素葉片顏色特征識(shí)別方面的應(yīng)用

何光釗

摘要：在對缺素玉米葉片進(jìn)行采樣后提取出缺素玉米營養(yǎng)元素虧缺葉片彩色圖像的顏色特征，與此同時(shí)進(jìn)行缺素葉片的分類匯總，利用數(shù)據(jù)庫原理和VB計(jì)算機(jī)程序升級(jí)語言同時(shí)結(jié)合GDI+技術(shù)實(shí)現(xiàn)對缺素葉片的圖片處理，處理過程包括對圖像的細(xì)致分析、對圖像的注明解釋以及對圖像的優(yōu)化處理。同時(shí)結(jié)合圖表的形式來進(jìn)行元素虧缺的處理，圖表的數(shù)據(jù)取于對圖像的不同算法計(jì)算，通過圖表表示法能夠幫助更加明確的識(shí)別缺素葉片顏色特征。

關(guān)鍵詞：缺素玉米；圖像處理；識(shí)別顏色特征；圖表表示法

近階段以來，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)在各種領(lǐng)域越來越多的進(jìn)行運(yùn)用，同時(shí)提升了各個(gè)領(lǐng)域的操作水平。在研究缺素葉片顏色特征識(shí)別過程當(dāng)中，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)得到了一定的應(yīng)用和認(rèn)可。例如，在農(nóng)業(yè)方面對缺素葉片顏色滕成識(shí)別方面就有相應(yīng)的應(yīng)用，研究人員通過對不同種農(nóng)作物的缺素癥的研究可以改善農(nóng)作物病變的現(xiàn)象。本文就農(nóng)作物當(dāng)中較為廣泛的缺素玉米葉片進(jìn)行了研究和分析。

一、對缺素玉米葉片進(jìn)行取樣

在對缺素玉米葉片進(jìn)行取樣的過程當(dāng)中，實(shí)驗(yàn)室的光箱可以是自制的也可以是標(biāo)準(zhǔn)光箱，攝像頭采用美國Punix公司的CCD攝像頭，攝像頭型號(hào)為：TMC-7DSP，CCD的面陣為768*494（V）。圖像采集卡為Matrox公司的轉(zhuǎn)換精度較高的Meteor/MC4。計(jì)算機(jī)可以選擇DELLI5-6400。采集過程如下：取生長在不同階段的玉米采用配方施肥技術(shù)進(jìn)行培植，從培植第一天開始對玉米葉片間隔相同時(shí)間段進(jìn)行采樣，取樣過程中要注意在不同關(guān)照條件下各取一片葉片進(jìn)行分析，樣本數(shù)量要相同，當(dāng)玉米葉片缺素癥的癥狀比較明顯的時(shí)候可以停止采樣進(jìn)行樣本的分析。由于在玉米缺素葉片取樣過程中會(huì)對植株產(chǎn)生一定的損傷，所以需要注意在取樣過程當(dāng)中不可以過多取樣以免造成植株死亡的嚴(yán)重后果。采樣過程會(huì)出現(xiàn)不同程度的外界影響，比如研究環(huán)境的聲音、葉片本身的結(jié)構(gòu)構(gòu)造等等，所以對葉片圖像要進(jìn)行濾波。這種濾波方法可以使得圖像更為清晰的展現(xiàn)，同時(shí)可以保護(hù)圖像的真實(shí)度。最后要從樣品中取出一定的數(shù)量進(jìn)行圖像處理以及分析，采用計(jì)算機(jī)圖像處理的方法。

二、顏色特征的識(shí)別方法及圖像預(yù)處理

針對顏色特征，識(shí)別方法是建立在標(biāo)準(zhǔn)的顏色測量領(lǐng)域的，我們雖然對顏色有著一定的定義，但是在實(shí)驗(yàn)過程中，為確保精度和準(zhǔn)確度我們采用國際照明委員會(huì)（CIE）所規(guī)定的一系列的顏色系統(tǒng)。本文當(dāng)中所采用的是RGB系統(tǒng)模型，這種模型在研究顏色特征識(shí)別方面中應(yīng)用較為廣泛。對缺素玉米葉片進(jìn)行取樣后，應(yīng)該對葉片的邊緣部分進(jìn)行處理，從而減少邊緣部分的色彩對樣品顏色特征識(shí)別研究的影響。缺素玉米葉片形狀和大小會(huì)對顏色提取過程產(chǎn)生一定的影響，所以我們采用一些特殊算法來進(jìn)行顏色特征的統(tǒng)計(jì)和分析，以避開這樣的影響因素。通過對顏色特征的收集可以對顏色參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算和相關(guān)系數(shù)的計(jì)算，它們的均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)偏差以及同一顏色系統(tǒng)的顏色參數(shù)的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行總結(jié)和分析后，我們可以發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程所涉及到的明顯特征。另外根據(jù)RGB系統(tǒng)可以判別出比較明顯的顏色并可以取這樣的樣本進(jìn)行細(xì)致分析。實(shí)驗(yàn)過程一定要注意細(xì)節(jié)，秉承細(xì)致認(rèn)真的態(tài)度，由于后續(xù)工作涉及到數(shù)據(jù)的分析以及圖表設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)的真實(shí)性準(zhǔn)確性極大的影響著后續(xù)工作的進(jìn)行，一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，所有的實(shí)驗(yàn)過程就必須推翻重做了。

三、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的簡述以及實(shí)驗(yàn)聯(lián)系

簡單的計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)就好比生活中我們所用的Photoshop，對現(xiàn)有圖像進(jìn)行一定的修整和提光，讓圖像看起來更舒服。但是涉及到實(shí)驗(yàn)過程，就需要保證圖像的真實(shí)度和清晰度，我們在進(jìn)行對玉米缺素葉片顏色特征識(shí)別的過程中要用到的圖像處理技術(shù)是GDI+技術(shù)，這種技術(shù)不僅最大限度的還原了圖像的真實(shí)度，同時(shí)降低了在提高圖像的清晰度過程中對圖像造成的損傷和改變。在顏色特征識(shí)別過程中我們已經(jīng)收集到一定的數(shù)據(jù)和圖像，利用數(shù)據(jù)庫原理和計(jì)算機(jī)VB程序設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行圖像分析和數(shù)據(jù)分析，與此同時(shí)利用GDI+技術(shù)不斷改善圖像以得到更精準(zhǔn)的結(jié)論。從實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中找到關(guān)鍵性的影響因素，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是在不改變原有圖像基本特征的基礎(chǔ)上進(jìn)行圖像改善，對圖像的傷害達(dá)到最低限度。計(jì)算機(jī)VB程序設(shè)計(jì)技術(shù)會(huì)進(jìn)行一定的程序設(shè)計(jì)進(jìn)行顏色特征與顏色標(biāo)準(zhǔn)的比對和分析，運(yùn)用數(shù)據(jù)庫原理進(jìn)行數(shù)據(jù)分析其實(shí)是減少了實(shí)驗(yàn)者對數(shù)據(jù)分析的工作量以及對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差的情況。在進(jìn)行計(jì)算機(jī)圖像處理過程中，同時(shí)需要用到統(tǒng)計(jì)算法來對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行更加細(xì)致的分析，其內(nèi)容和分布可以用建立圖表的形式進(jìn)行表達(dá)，這樣能夠更加直觀的將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來，有利于后續(xù)工作的進(jìn)行。雖然用到了計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，但是仍需要對數(shù)據(jù)有一個(gè)自己的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分布較散，需要實(shí)驗(yàn)者在觀察數(shù)據(jù)過程當(dāng)中對數(shù)據(jù)的敏感度更加明顯，一旦出現(xiàn)相異數(shù)據(jù)一定要再次進(jìn)行測量、圖像分析，以保證數(shù)據(jù)圖像的準(zhǔn)確性。

四、如何將計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)應(yīng)用到缺素葉片顏色特征識(shí)別方面

計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)運(yùn)用的最廣泛的就是在醫(yī)學(xué)上的運(yùn)用，我們常見的B超、X光拍攝技術(shù)、核磁共振圖像處理技術(shù)都是計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的表現(xiàn)。而在對農(nóng)作物缺素癥上的運(yùn)用也是相同的目的，患有缺素癥的農(nóng)作物就好比一個(gè)個(gè)病人，而我們所要用到的計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)也就好比對病人進(jìn)行B超分析一樣。由于計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的復(fù)雜性，需要程序技術(shù)、數(shù)據(jù)技術(shù)、圖像處理技術(shù)多方位技術(shù)相結(jié)合，所以在使用這種技術(shù)進(jìn)行玉米缺素葉片顏色特征識(shí)別過程當(dāng)中，一定要有專業(yè)的技術(shù)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。GDI+圖像處理技術(shù)處理圖像過程一定要全面處理玉米不同種缺素癥的分析，比如：在缺鐵、缺氮的玉米缺素癥分析過程中，對葉片進(jìn)行正反面、左右側(cè)面等不同方位的圖像分析，以保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。對玉米葉片缺素癥的分析過程中，會(huì)發(fā)現(xiàn)各種影響缺素癥發(fā)展的因素，通過計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)可以更明顯的發(fā)現(xiàn)影響因素而不受肉眼觀察的影響。

總之，計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)在農(nóng)作物方面的運(yùn)用還不是很多，在未來需要更多投入來進(jìn)行農(nóng)作物病變情況的改善。本文僅以玉米缺素葉片顏色特征識(shí)別過程作為例子進(jìn)行簡要的分析，其中還略有不足以及需要改善之處，筆者十分希望技術(shù)及圖像處理技術(shù)能夠更好更多的應(yīng)用到農(nóng)作物改善方面。計(jì)算機(jī)圖像處理在缺素葉片顏色特征識(shí)別方面的應(yīng)用還是比較廣泛的，現(xiàn)階段所出現(xiàn)的黃瓜缺素葉片顏色特征識(shí)別研究就是特例之一。

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