图像测量方法、系统、设备和程序的制作方法

图像测量方法、系统、设备和程序的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及测量叶面积指数的图像测量方法、图像测量系统、图像测量设备和图 像测量程序。
【背景技术】
[0002] 叶面积指数（下文中称为LAI)表示耕地或森林中在某方向上（例如，在竖直方向 上）植物群落等中每单位面积覆盖的叶片的面积之和。LAI被用作一种在温室栽培等中掌 握植物生长或栽培条件的指数。
[0003] 作为一种用于测量LAI的方法，例如，提出了一种使用照度传感器的间接测量方 法。在此方法中，例如在植物群落内在上部区域和下部区域中测量照度W基于所测量的其 照度来估计LAI。
[0004] 此外，作为一种相关技术，PTL1描述了一种方法，在该方法中，对布置在植物群落 中的反射体进行拍摄，然后基于反射体的颜色信息计算照度W估计LAI。
[0005] 此外，PTL2描述了LAI间接测量方法。在PTL2中所描述的方法中，间接测量系统 使用广角透镜和电子元件相对于近红外光和红光中的每一个对预定区域的图像进行拍摄。 然后，间接测量系统获得每个区段区域中相对于近红外光和红光中的每一个的辉度值，其 中区段区域是通过对预定区域进行划分而得到的。然后，间接测量系统获得每个详细区域 中近红外光和红光之间的辉度值的比率，基于辉度值的比率估计相对太阳福射量，W及基 于相对太阳福射量获得叶面积指数。
[000引[引用列表]
[0007] 专利文献
[0008] [Pi'Ll]国际专利公开No. 2012/073519
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【发明内容】

[001引 技术问题
[0016] 在PTL1的方法中，照度被用作用于计算LAI的光的强度。然而，由于照度与LAI 的相关性低，所W所计算的LAI的精确性低。
[0017] 此外，在PTL2,的方法中，LAI通过约束测量方向的间接测量系统基于近红外光和 红光之间的辉度值的比率来计算。然而，即使当使用辉度值时，计算LAI的精确度也低，此 夕F，可W相对于作为光源的太阳光来约束测量方向。
[0018] 鉴于上述内容，本发明的一个目的是提供能够精确地计算LAI的图像测量方法、 图像测量系统、图像测量设备和图像测量程序。解决方案
[0019] 本发明中的图像测量方法包括：
[0020] 拍摄被布置在要被测量的植物附近的反射体，W及输出反射体的已拍摄的图像；
[0021] 在已拍摄的图像内检测反射体被拍摄的区域；
[0022] 获取区域的颜色信息；
[0023] 基于该颜色信息计算绝对光谱福照度分布，该绝对光谱福照度分布是该区域中光 谱福照度的绝对值的分布；
[0024] 基于该绝对光谱福照度分布计算光合光子通量密度；W及 [00巧]基于该光合光子通量密度计算叶面积指数。
[0026] 本发明中的图像测量系统包括：
[0027] 反射体，其被布置在要被测量的植物附近；
[002引拍摄装置，其用于拍摄该反射体，并且输出该反射体的已拍摄的图像；
[0029]图像分析装置，其用于检测已拍摄的图像内该反射体被拍摄的区域，W及获取该 区域的颜色信息；
[0030] 绝对光谱福照度分布计算装置，其用于基于该颜色信息计算绝对光谱福照度分 布，该绝对光谱福照度分布是该区域中光谱福照度的绝对值的分布；
[0031] 光合光子通量密度计算装置，其用于基于绝对光谱福照度分布计算光合光子通量 密度；化及
[0032] 叶面积指数计算装置，其用于基于该光合光子通量密度计算叶面积指数。
[0033] 本发明中的图像测量设备使用在图像测量系统中，该图像测量系统被提供有被布 置在要被测量的植物附近的反射体和拍摄装置，该拍摄装置用于拍摄该反射体并且输出该 反射体的已拍摄的图像，该图像测量设备包括：
[0034]图像分析装置，其用于检测已拍摄的图像内该反射体被拍摄的区域，W及获取该 区域的颜色信息；
[00巧]绝对光谱福照度分布计算装置，其用于基于该颜色信息计算绝对光谱福照度分 布，该绝对光谱福照度分布是该区域中光谱福照度的绝对值的分布；
[0036] 光合光子通量密度计算装置，其用于基于绝对光谱福照度分布计算光合光子通量 密度；
[0037] 叶面积指数计算装置，其用于基于该光合光子通量密度计算叶面积指数。
[0038] 本发明中的图像测量程序用在图像测量系统中，该图像测量系统被提供有被布置 在要被测量的植物附近的反射体和拍摄装置，该拍摄装置用于拍摄该反射体并且输出该反 射体的已拍摄的图像，该程序促使计算机执行：
[0039] 图像分析处理，其检测已拍摄的图像内该反射体被拍摄的区域，W及获取该区域 的颜色信息；
[0040] 绝对光谱福照度分布计算处理，其基于该颜色信息计算绝对光谱福照度分布，该 绝对光谱福照度分布是该区域中光谱福照度的绝对值的分布；
[0041] 光合光子通量密度计算处理，其基于该绝对光谱福照度分布计算光合光子通量密 度；化及
[0042] 叶面积指数计算处理，其基于该光合光子通量密度计算叶面积指数。
[004引本发明的有益效果
[0044] 根据本发明，可W精确地计算LAI。
【附图说明】
[0045]图1是根据本发明的使用LAI图像测量系统的测量系统相对于植物群落从前侧观 看的前视图。
[0046]图2是使用LAI图像测量系统的测量系统相对于植物群落从上表面侧观看的俯视 图。
[0047] 图3是图示根据本发明的LAI图像测量系统的配置的示例的框图。
[004引图4是其中绘制了辉度值Y和福射度之间关系的示例的图表。
[0049]图5是图示根据本发明的使用LAI图像测量系统计算LAI的操作的示例的流程 图。
[0050] 图6是图示根据本发明的LAI图像测量系统的主配置的框图。
【具体实施方式】
[0051] 下面，参考附图描述本发明的示例性实施例。
[0052]图1是根据本发明的使用LAI图像测量系统（叶面积指数图像测量系统）的测量 系统相对于植物群落从前侧观看的前视图。在图1中，植物群落30被图示成具有沿着平面 截取的分段状态。图2是使用LAI图像测量系统的测量系统相对于植物群落从上表面侧观 看的俯视图。如图1中所示，在本示例性实施例中，"竖直方向"指示垂直于地面的方向，而 "水平方向"指示平行于地面的方向。
[0053] 如图1中所示，为了简化描述，假定根据本示例性实施例的植物群落30是成行种 植的一组农作物植物。此外，如图2中所示，植物群落30是在深度方向上（从图1中的正 面朝着深度侧的方向，在下文中可W称为纵向方向）种植成两行的植物组。可替换地，植物 群落30可W是一行的植物组或两行W上的植物组。
[0054] 在本示例性实施例中，描述了一个示例，在该示例中，LAI图像测量系统应用于在 诸如田地或塑料温室之类的耕地中测量农作物（例如，西红柿或黄瓜）的植物群落的LAI。 然而，本发明并不局限于本示例性实施例，并且例如LAI图像测量系统可W用于测量森林 中一组树木的LAI。
[005引如图1和图2中所示，在每个植物群落30附近布置了一组阵列反射体10,其中在 竖直方向上排列了多个反射体10。此外，如图2中所示，在能够对反射体10进行拍摄而不 被植物群落30阻挡的位置，布置照相机20。在此示例中，如图2中所示，照相机20布置在 反射体10的前侧。照相机20被布置在该样的位置使得在每个反射体10与照相机20之间 不存在诸如叶片之类的障碍物，其会挡住反射体10。
[0056] 在图1中所图示的示例中，在本示例性实施例中，在竖直方向上相对于每个植物 群落30布置了五个反射体10。因此，在竖直方向上总共布置了十个反射体10。然而，可W 布置的反射体10的数目并不局限于本示例性实施例中的示例。例如，还可W布置十二个或 更多个反射体10 (在竖直方向上相对于每个植物群落30布置六个或更多个反射体