一种利用Photoshop精准测量不规则物体平面面积的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用Photoshop软件测量不规则物体平面面积的方法，属于测量【技术领域】。旨在克服现有方法操作步骤多、计算复杂、对设备有特殊要求、精度不高等诸多问题，其主要步骤是1.利用数码相机采集带有标尺的图片并导入Photoshop软件；2.用度量工具建立起1个单位长度值与软件显示值A1的等比关系；3.定义已知像素值Y的正方形图形，测量这个方形图形的边长显示值A2；4.计算1个单位面积的像素值X：X = Y（A1×A1）/（A2×A2）；5.利用套索工具精确选定待测物体的边缘，得到像素值Z；6.待测物体实际面积S=Z/X。此方法操作步骤少、计算方法简单直观，测量精度高，受干扰因素少，速度快，成本低，实用性强，可广泛适用于科研、医学、测绘、刑侦等需要测量面积的研究领域。
【专利说明】一种利用Photoshop精准测量不规则物体平面面积的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用Photoshop精准测量不规则物体平面面积的方法，涉及一种 不规则物体面积的无损测量方法，利用Photoshop图形处理软件实现，属于测量【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 在科研、医学、测绘等领域，常常需要测量不规则物体的面积。传统的测量不规则 物体面积的方法有很多，如剪纸称重法（或复印称重法），网格交叉法、系数法、面积仪测定 法等，需要手工操作，费工费时，准确率也不高。也有许多文献介绍利用Photoshop软件来 测量不规则物体面积，要求有扫描仪、坐标纸等，掌握分辨率等概念，有一大堆复杂的计算 公式；或者借助于CorelDraw或AutoCAD软件，将普通图片转化为矢量图，还有一大堆繁琐 的步骤，计算难度大，普通的科技工作者很难掌握。有的只有求助于专业的面积测量仪器或 软件，价格昂贵，效率很低。
[0003] 例如：方格法和剪纸法的费用低，方法简单，但是方格法费时、费力，并且存在较大 的人为误差，剪纸法在一定程度上受到材料的均一性的制约，并且当物体边缘不平滑，形状 复杂时，按照此法，剪纸困难，难以完成测量。叶面积仪法虽然能够快速准确的测量叶面积， 操作简单，但是价格昂贵，而且对物体表面的病斑等类似情况将无法完成测量。而软件分析 法往往采用专业的测量装置及相应的分析软件，需要专业的操作，并且需要购买。
[0004] 例如：专利申请号为201010137040. 2,公告日为2011. 06. 22,发明名称为《阔叶植 物叶面积的无损测量方法》，该案采用剪纸称重的方法计算得到叶片的面积。由于植物叶片 边缘可能不平滑，叶片表面病斑可能不止一个或几个，很可能有多个，而且形状复杂，大小 不等，导致剪纸困难。因此，这种方法只适用于阔叶植物边缘平滑的叶片面积及叶片表面形 状规则，面积较大，数量较少的病斑面积的测量。
[0005] 例如：专利申请号为200910265908. 4，公告日为2011. 04. 27，发明名称《一种活 体叶面积测试仪及其测试叶面积的方法》，该案中采用垫板、盖板、壳体、纵向脉冲发生器、 光电传感器、薄膜按键和测绳所组成的叶面积测试仪，还采用较多的配套模块，费用相对较 高，过程相对繁琐，在测量效率方面有一定的不足，并且不能完成叶片表面病斑面积的测 量。
[0006] 例如：专利申请号201210102471. 4,公告日为2012. 07. 25,发明名称《一种利用 Photoshop软件测定烤后烟叶细胞面积的方法》，在测定烤后烟叶细胞的面积，需要知道图 片精确的放大倍数和被测背景图片的实际长宽，有诸多条件限制。
[0007] 例如：专利申请号201310108494. 0,公告日为2013. 08. 07,发明名称《植物叶片面 积及叶片表面病斑面积的测量方法》，该专利Photoshop软件测量叶片的面积，并且不能完 成叶片表面病斑面积的测量，但是需要预知整个背景纸的面积，要求拍摄图片时背景纸就 必须完全包括在内，操作步骤非常多，计算方法繁琐，不直观，测量精度也不高。
[0008] 也有许多文献都探讨过利用Photoshop软件测量不规则物体的面积，但也 有诸多局限。崔华威（崔华威，杨艳丽，黎敬涛，罗文富，苗爱敏，胡振兴，韩 小女.一种基于Photoshop的叶片相对病斑面积快速测定方法[J].安徽农业科 学，2009,（22) :10760-10762+10805.)应用Photoshop测量叶片的病斑，速度快，结果可靠， 但只是测量叶片病斑的相对面积，并不是实际值。谢亮（谢亮.Photoshop像素法在计算地 图面积中的应用[J].电脑知识与技术，2010,（15) :4021-4022.)利用Photoshop软件测量 地图的面积，需要将地图以300dpi的分辨率扫描地图，还需用到地图上的已知比例尺，操 作的步骤多，计算较为复杂，如果没有扫描仪只有相机就不能实现，也无法排除扫描仪的精 度问题所带来的误差。泮樟胜（泮樟胜，叶连宝.浅谈利用Photoshop精确计算图形面 积[J].绿色科技，2012,（08):261-263.)在测量图像面积时需借助CAD画出规则图形的 矢量图，然后1 :1的打印，再扫描后利用选取后得到已知图像的像素值，步骤较为繁琐，测 量结果受各种因素影响。肖强（肖强，叶文景，朱珠，陈瑶，郑海雷.利用数码相机和 Photoshop软件非破坏性测定叶面积的简便方法[J]·生态学杂志，2005,（06) :711-714.) 测量植物叶片利用了已知面积的坐标纸做背景，方法简单，效率高，但坐标纸易受温湿度影 响而发生变形，其次是选取1平米厘米的标准选区本身就会有误差，影响测量精度。
【发明内容】
[0009] 技术问题
[0010] 本发明所要解决的主要技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种不规则物体 面积的无损测量方法。其具体步骤如下：
[0011] 1)利用数码相机或扫描仪采集带有标尺的图像：将待测物放平直，标尺靠近物体 摆
[0012] 放，数码相机垂直近距离拍摄采集图像或用扫描仪扫描采集图像；
[0013] 2)将图片导入到电脑中，由Photoshop处理：
[0014] (1)校正图片
[0015] 利用"编辑-自由变换"工具校正，校正前先拉一根水平的参考线靠近直尺，旋转 时让直尺与参考线平行；
[0016] (2)建立软件显示数据与实际长度的比例关系
[0017] 用Photoshop的"度量工具"测量标尺上1个单位长度在软件上所显示的数值。测 量时，将图片放到足够的大，按住Shift键，度量工具变成一条直线，取两条黑线的中间为 起、始点，"标尺"上1个单位长度在Photoshop软件所显示的数值A1，建立1个单位长度与 Photoshop软件显示值的比例关系；
[0018] (3)计算软件显示像素与实际面积的比例关系
[0019] 点击"矩形选框工具"，"羽化":〇像素，"样式"选择"固定大小"，在宽度和高度分别 输入1000像素，鼠标左键在图片任意位置点击1次，就出现了一个正方形的选区，查看"直 方图"信息，像素显示为1000000像素。再用"度量工具"测量这个"正方形选区"的边长值 A2。由此，正方形选区面积=A2XA2，对应1000000像素
[0020] 由于1个单位面积=A1XA1，对应未知像素值X。因此，二者建立等比关系，即X/ (A1XA1) = 100000(V(A2XA2)，X的值就是1个单位面积的像素值；
[0021] (4)测量物体面积
[0022] 用"套索工具"勾划出待测物体的外轮廓，参数中勾选"消除锯齿"，选区更光滑，利 用Shift键、Alt键配合鼠标左键可以增加或减少选区；"直方图"上的信息要求高速缓存级 别为1，即真实的"选区"像素值Z，用这个数值去除以1个单位面积的像素值X，就得到不规 则选区的实际面积S，即S=Z/X。
[0023] 所述的一种不规则物体面积的测量方法，其特征在于，被测量物体在数字化过程 中图片必须带有标尺，采集图片时要求镜头垂直正对被测量物体拍摄或扫描成像。1个单位 长度指的是100μm、1mm、Icm或IOcm等整数值。用Photoshop的"度量工具"测量1个单 位长度在软件上所显示的长度值。在Photoshop中定义一个已知像素的正方形，用"度量工 具"测量这个方形的边长值，正方形的面积用边长的平方表示，对应已知的像素值；1个单位 面积也是用边长的平方表示，对应未知的像素值，二者建立等比关系，计算出1个单位面积 的像素值。
[0024] 有益效果：
[0025] 1、设备要求低，只要图片有标尺，就能使用本方法测量面积。基本条件就是直尺、 数码相机（或带标尺的其他图像采集设备）和Photoshop软件，普通工作人员就能满足这 个条件。不受软件及版本的限制，数码相机只要能清楚成像就行，图像的分辨率和图片格式 对本方法没有影响，图片经放大、缩小或数据压缩也没有影响（但变形处理或照相时不垂 直就会有影响），避免了扫描仪精度问题而出现的误差。因此，电子显微镜拍摄的图片均带 有标尺，用本方法也可以精确测量物体实际的长度和面积。
[0026] 2、计算方法简单。等比计算就是计算的全部，用Excel建立好等比关系可以实现 数据的自动运算，易被数学功底不是很深厚的普通工作人员所接受。
[0027] 3、图片在Photoshop软件中能被自由放缩，使用"套索"选择工具精确选取被测物 体边缘，读取像素数即可，操作简单、方便，速度快。
[0028] 4、整个测量方法非常直观，操作步骤少，计算方法简单，测量精度高，速度快，成本 低，实用性强，可广泛适用于科研、医学、测绘、刑侦等需要测量面积的研宄领域。
[0029] 5、本发明方法与实测面积非常的接近，二者不存在显著性差异。
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 图I!Photoshop软件上的度量工具
[0031] 图2 :用套索工具精确选取昆虫触角面积
[0032] 图3 :直方图信息：高速缓存级别"2"与"1"的比较
[0033] 图4 :用套索工具精确选取硬币面积
【具体实施方式】：
[0034] 以下结合具体实例将本发明方法详细描述如下：
[0035] 实施例一：用Photoshop测量昆虫触角面积
[0036] 1、将待测样品用书压平，拍照。选用干净的A4纸做背景，将标尺紧贴样品放置，用 支架拍照或扫描仪扫描可以防止手动拍照抖动的问题，图像更为清晰。如果要求不是特别 严格，普通的直尺也可以作为拍照时的标尺。
[0037]2、拍照完成，将图片导入到电脑中。
[0038] 2.1校正图片。
[0039] 拍出的图像一般不是很正，会有一定角度，利用"编辑-自由变换"工具校正，快捷 键Ctrl+T。校正前先拉一根水平的参考线靠近直尺，旋转的时候有个参考，让标尺与参考线 平行。
[0040] 2. 2计算软件显示数据与实际长度的比例关系
[0041]利用Photoshop的"度量工具"测量图片上的"标尺"就可以轻松计算二者的比例 关系，用度量工具测量Imm在Photoshop上所显示的长度。测量时，将Imm放到足够的大， 按住Shift键，点鼠标左键"度量工具"就是一条直线，取两条黑线的中间为起、始点，就是 Imm在软件上所显示的数字。软件上显示为30. 5,即代表1mm。
[0042] 2. 3计算软件显示像素与实际面积的比例关系
[0043] 首先点击"矩形选框工具"，"羽化"为0像素，"样式"选择"固定大小"，在宽度和高 度分别输入1000像素。鼠标左键在图片任意位置点击1次，就出现了一个正方形的选区， 点击"直方图"，像素显示信息就是1000000像素。再用"度量工具"测量"正方形选区"的 边长，测量时还是要将图片/选区放到足够的大，按住Shift成直线，能非常容易的测量出 "正方形选区"的边长。本例中测量的数值是352. 8,有了 2. 2中的比例关系，本图中Imm2的 像素值可以利用这样的公式进行计算，即ΧΛ30. 5X30. 5) = 100000(V(352. 8X352. 8)，在 Excel中可以轻松的算出其值为7473. 8181，这就是Imm2的像素值。
[0044] 2. 4测量面积
[0045] 用"套索工具"勾划出昆虫触角的外轮廓，参数中勾选"消除锯齿"，选区更光滑。 利用Shift键、Alt键配合鼠标左键可以增加或减少选区，做到非常的精准。再看"直方图" 上的信息，点击黄色的感叹号，高速缓存级别变为由2变为1，获得真正的直方图信息，这才 是"选区"的像素值。用这个数值去除以Imm2的像素值，就得到不规则选区的实际面积。
[0046] 用此法选取图片中5只昆虫触角的边缘，试验结果为：
[0047]
【权利要求】
1. 一种不规则物体平面面积的测量方法，其特征在于，所述的测量方法步骤如下： 1) 利用数码相机或扫描仪采集带有标尺的图像：将待测物放平直，标尺靠近物体摆放， 数码相机垂直近距离拍摄采集图像或用扫描仪扫描采集图像； 2) 将图片导入到电脑中，由Photoshop处理： (1) 校正图片 利用"编辑-自由变换"工具校正，校正前先拉一根水平的参考线靠近直尺，旋转时让 直尺与参考线平行； (2) 建立软件显示数据与实际长度的比例关系 用Photoshop的"度量工具"测量标尺上1个单位长度在软件上所显示的数值； 测量时，将图片放到足够的大，按住Shift键，度量工具变成一条直线，取两条黑线的 中间为起、始点，"标尺"上1个单位长度在Photoshop软件所显示的数值Ai，建立1个单位 长度与Photoshop软件显示值的比例关系； (3) 计算软件显示像素与实际面积的比例关系 点击"矩形选框工具"，"羽化":〇像素，"样式"选择"固定大小"，在宽度和高度分别输 入1000像素，鼠标左键在图片任意位置点击1次，就出现了一个正方形的选区，查看"直方 图"信息，像素显示为1000000像素，再用"度量工具"测量这个"正方形选区"的边长值A2， 由此，正方形选区面积=A2XA2，对应1000000像素； 由于1个单位面积=AiXAi，对应未知像素值X，因此，二者建立等比关系，即X / (AiXAjz 1000000 / (A2XA2)，X的值就是1个单位面积的像素值； (4) 测量物体面积 用"套索工具"勾划出待测物体的外轮廓，参数中勾选"消除锯齿"，选区更光滑，利用 Shift键、Alt键配合鼠标左键可以增加或减少选区；"直方图"上的信息要求高速缓存级别 为1，即真实的"选区"像素值Z，用这个数值去除以1个单位面积的像素值X，就得到不规则 选区的实际面积S，即S= Z/X。
2. 根据权利要求1所述的一种不规则物体面积的测量方法，其特征在于，被测量物体 在数字化过程中图片必须带有标尺，采集图片时要求镜头垂直正对被测量物体拍摄或扫描 成像。
3. 根据权利要求1或2所述的一种不规则物体面积的测量方法，其特征在于，1个单位 长度指的是100 U m、1mm、lcm或10cm等整数值。
4. 根据权利要求1或2所述的一种不规则物体面积的测量方法，其特征在于，用 Photoshop的"度量工具"测量1个单位长度在软件上所显示的长度值。
5. 根据权利要求3所述的一种不规则物体面积的测量方法，其特征在于，用Photoshop 的"度量工具"测量1个单位长度在软件上所显示的长度值。
6. 根据权利要求1或2所述的一种不规则物体面积的测量方法，其特征在于，在 Photoshop中定义一个已知像素的正方形，用"度量工具"测量这个方形的边长值，正方形的 面积用边长的平方表示，对应已知的像素值；1个单位面积也是用边长的平方表示，对应未 知的像素值，二者建立等比关系，计算出1个单位面积的像素值。
7. 根据权利要求3所述的一种不规则物体面积的测量方法，其特征在于，在Photoshop 中定义一个已知像素的正方形，用"度量工具"测量这个方形的边长值，正方形的面积用边 长的平方表示，对应已知的像素值；1个单位面积也是用边长的平方表示，对应未知的像素 值，二者建立等比关系，计算出1个单位面积的像素值。
【文档编号】G01B11/28GK104457627SQ201410795163
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月18日 优先权日:2014年12月18日
【发明者】钟健, 白兴荣, 江秀均, 邵榆岚, 唐芬芬, 张永红, 朱峰, 柴建萍 申请人:云南省农业科学院蚕桑蜜蜂研究所