基于高光谱成像技术的水稻叶片SPAD值及其分布问题研究

高光谱成像技术在快速无损检测植物叶片叶绿素含量上得到越来越广泛的应用.运用SPAD仪可同期获得叶片的叶绿素含量.以水稻叶片为研究对象,首先采集水稻活体植株至培养皿,利用SPAD502叶绿素计采集叶片的SPAD值,最后使用高光谱成像仪采集水稻叶片的高光谱影像.运用不同的植被指数和偏最小二乘法分别对SPAD值进行回归分析.结果显示,偏最小二乘回归模型精度较高且较为稳定.根据最佳预测模型反演叶片上任意像素的SPAD含量,通过伪彩色配色即可得到水稻叶片SPAD分布图像.该方法为研究水稻植株的生长状况提供了更为具体的数据资料,为水稻的产量估测和病害预警提供了新的依据和方法.     

基于RGB模型的大豆叶片叶绿素含量预测

以大豆叶片叶绿素为对象,基于RGB色彩空间构建叶绿素SPAD估算模型,对大豆叶片叶绿素含量进行预测。首先,采集自然环境下的大豆叶片图像,运用中值滤波法去除图像噪声,并基于k-means算法将叶片从背景中分割;其次,提取叶片图像的红(R)、绿(G)、蓝(B)值,通过运算组合构建颜色特征参数,建立基于大豆叶片颜色特征参数的叶绿素含量估算模型,并对其精度进行评价和验证;最后,组合了R/G/B、R/(R+G-B)、B/(R+G-B)、G/(R+G-B)等4种颜色特征参数,利用这4种颜色特征参数和叶绿素实测值进行回归分析。结果表明,基于B/(R+G-B)的组合精确度最高,R2=0. 438,AARD=9. 58%,RMSE=2. 862。该方法可以快速、无损地预测大豆叶片叶绿素含量,为评估大豆的生理状况提供了参考。     

基于BP神经网络解决小麦群体特征的图像理解问题

小麦生长发育群体图像动态信息的识别与分析能够为小麦高产田的诊断提供定量化的诊断依据。依据诊断出的作物各生长阶段的群体结构和个体指标,通过技术措施对群体发展动态进行监测调控,使其沿着高产目标的预定方向发展。本文以小麦群体绿色面积和叶面积指标信息的获取为例,应用图像分割、图像增强技术提取小麦群体图像特征,采用BP人工神经网络（ANN）方法,建立小麦图像群体特征识别自学习系统,并将其应用于小麦图像群体特征识别中,准确率在85%以上,表明利用ANN技术对小麦图像群体特征识别是可行的。     

基于多图像特征的幼龄沉香全氮估测

【目的】应用计算机视觉技术提取幼龄沉香的多图像特征，对沉香叶片全氮含量进行估测，为实现沉香氮营养状态的快速无损估测提供新方法。【方法】采用基于色调-亮度-饱和度(HIS)颜色空间的最佳直方图(KSW)熵法和形态学处理对幼龄沉香图像进行分割，并提取了图像的颜色、形状和纹理特征。然后利用偏最小二乘法(PLS)对多图像特征进行有监督降维，提取图像特征主成分。最后构建了天牛须搜索算法(BAS)优化后的Elman神经网络(Elman neural network, ElmanNN)模型对幼龄沉香叶片全氮量进行估测，并将模型验证结果与其他常用模型进行对比。【结果】以幼龄沉香可见光图像为研究对象，应用的基于HIS空间的分割算法效果优于常用的RGB和Lab颜色空间分割；PLS算法对图像特征提取了6个主成分，快速降低了图像特征的维数，并有效消除了特征变量间的多重共线性；提出的PLS-BAS-ElmanNN模型能实现模型参数的自适应选取，且估测效果较好，决定系数R²为0.740 7,均方根误差(RMSE)为1.265 3g/kg,估测精度略高于偏最小二乘回归(PLSR)模型和偏最小二...     

干旱胁迫对不同小麦品种苗期抗旱生理指标的影响

以洛旱6号、洛旱2号、烟农1212、烟农19、连9916、石麦18小麦品种为材料,采用35%的PEG-6000模拟干旱胁迫,探究干旱胁迫对不同小麦品种幼苗叶片相对含水量、水势、叶绿素含量、膜透性、可溶性蛋白含量和叶绿素荧光参数的影响,以期为小麦抗旱育种的筛选工作提供理论依据.结果表明:PEG胁迫下,6个品种中洛旱6号叶片相对含水量最高,叶绿素含量较对照组下降幅度最小;洛旱2号相对电导率较对照组升高幅度最小,相对其他品种水势较对照组降幅最小,可溶性蛋白含量最高,较对照呈极显著提高.6个品种幼苗叶片F_v/F_m值、光化学荧光淬灭系数(q_p)和PSⅡ的实际光化学效率与对照相比均呈下降的趋势,其中洛旱6号和洛旱2号相对其他4个品种降幅最小.对6个小麦品种的各项抗旱生理指标进行了主成分分析,按照方差累计贡献率提取了2个主成分.通过计算各品种的主成分综合得分,并采用质心聚类的方法进行系统聚类,将6个小麦品种按抗旱能力分为3类.结果表明,6个供试小麦品种抗旱能力有所差别.在PEG胁迫下,洛旱6号的生长受抑制程度最小,光能利用率最高,膜透性受到的影响相对其他品种也较小,表现出对干旱胁迫较强的耐受能力.     

基于高光谱指数的林农复合系统小麦冠层氮含量估算研究

以杨树-小麦间作系统为研究对象,采用Field Spec Pro FR2500地物光谱仪采集的小麦叶层光谱180份,选取基于单作麦田冠层氮含量估测模型中精度较高的9个指数用于估测林农复合系统中小麦冠层氮的含量,探讨不同水平枯落物覆盖量、林分密度、施肥量条件下小麦叶层氮含量的光谱特征。随机选取116份样本作为训练集基以9个指数分别建立估测模型,其余48份样本作为预测集对估测模型进行适应性检验。结果表明:FDNDNI、SDr-SDb两种指数的P-R2与C-R2达到了0.839、0.777与0.844、0.758,此系统预测杨麦间作系统中小麦叶片冠层的氮含量的精度较高,其余7个指数预测精度不理想。以9个指数所建立的估测模型的精度均低于其对单作麦田氮含量的估测精度。     

RGB叶绿素仪测量数据回归方法

根据朗伯-比耳定律和吸光度加和性,对RGB叶绿素仪采用透射光测量叶绿素含量方法进行分析,得到植物叶片叶绿素含量测量方程——多元线性回归方程.利用RGB叶绿素仪和商用叶绿素仪SPAD502对绿色程度不同的彩纸进行测试与对比,初步证明了该测量方法的有效性.选取2组黄瓜叶片,分别利用RGB叶绿素仪、SPAD502和分光光度计测量,得到RGB频率值、SPAD值和标准叶绿素含量值.取其中一组测量数据,对RGB频率值与标准叶绿素含量进行多元线性回归分析,获得测量模型的回归系数,再取另一组测量数据来验证所获得的测量模型回归系数的正确性;并将用RGB叶绿素仪和SPAD502仪测得数据做进一步的比较.结果验证:RGB叶绿素仪测量多元线性回归方程为极显著,所测叶绿素含量的重复性较SPAD502仪好.     

颜色空间的感知均匀性评价及其在图像处理中的应用

针对以感知为基础的彩色图像处理中涉及的小色差图像数据的处理,本文选择6幅常用的不同类型和不同色彩的图像并对它们实施明度、彩度、色相角等变换,针对变换后的图像色差进行了心理物理学视觉评价实验。根据视觉实验数据,用对小色差数据具有较好评价能力的基于CIELAB颜色空间的CIEDE2000色差公式、基于CIECAM02色貌模型的CAM02-SCD方法、基于图像的S-CIELAB模型、基于IPT颜色空间的色差计算方法和基于LAB2000HL的颜色空间进行了性能测试和分析评价。最后分析了不同的感知均匀颜色空间在不同图像处理中的应用特点。     

基于分区的太湖叶绿素a遥感估测模型

以太湖为研究区域,测试水体的反射光谱和表层水质并分析叶绿素的光谱特征,对比MODIS波段并找出与叶绿素a质量浓度相关性较好或对叶绿素a质量浓度变化较为敏感的波段,根据主成分变换后的MODIS图像色调对太湖进行分区并分别用主成分、单波段及波段组合因子建立各区内相应的叶绿素a质量浓度估测模型.结果表明:对太湖合理分区可以提高叶绿素a质量浓度的遥感估测精度;经过主成分变化后的第2主成分,MODIS波段1,3~4,10~14的反射率及波段反射率组合可以较好地估测分区后的叶绿素a质量浓度.     

模型基编码中的鼻子形状自动提取

介绍了一种简单而有效的模型基编码鼻子轮廓提取算法.该算法利用皮肤颜色图像分割、特征保留图像二值化、特征脸校验、脸部特征滤波和k-均值分类器定位复杂场景中的人脸及脸部各特征区域,提出了以圆形和非对称双抛物线建立的鼻子形状形变模板以及相应的能量函数,寻找的Powell能量最小化算法的初始参数加速了模板匹配过程,给模型基编码的人脸线框模型自动调整提供了准确的鼻子形状参数.实验表明,所提出的算法对不同人脸姿势的鼻子形状估计表现出良好的结果.     

基于HSL颜色空间模型的绿色翡翠颜色分级技术

以色度学HSL颜色空间模型为理论基础,在标准光源5 500 K下,通过工业摄像头对绿色翡翠样品颜色进行采集并输入到计算机中。运用RGB-HSL颜色转换公式,对每个样品图像颜色进行HSL值分析,然后将所得到的HSL数值按不同绿色色调角投点到二维HSL图像上,最终得到不同绿色翡翠的颜色阈值区间。根据这些参数值确定了绿色翡翠样品颜色的H值分类,S值及L值的定量分级,为建立HSL颜色空间模型的计算机绿色翡翠颜色分级奠定基础。     

干旱区红富士苹果新叶和功能叶叶绿素SPAD值变化规律研究

以红旗坡农场和依杆旗乡果园内的红富土苹果树为研究对象,随机选择5株同龄树上不同部位的新叶和功能叶为试验材料,采用SPAD-502 Plus叶绿素测定仪,连续2年定期快速测定了新叶和功能叶叶绿素SPAD值。结果表明：在2个果园的5株树当中,株1和株2苹果树的新叶和功能叶的叶绿素SPAD值均较高;且功能叶的叶绿素SPAD值均明显高于新叶;新叶的叶绿素SPAD值在7月份较高,而功能叶在8月份较高;依杆旗果园苹果功能叶叶绿素SPAD值高于红旗坡果园,但对新叶的影响不明显。     

一种基于颜色直方图的人体部位外观模型

为提高单幅静态图像中人体姿态估计的准确度,提出了一种仅利用单幅静态图像建立的基于颜色直方图的人体部位外观模型。模型的建立主要包括三个步骤,即:①计算人体部位减小后状态空间中的每个状态所对应图像区域的HOG特征与基于HOG特征的部位外观模型的似然度;②利用似然度较高的状态学习定位概率;③根据学习得到的定位概率建立基于颜色直方图的部位外观模型。仿真实验表明当将所提人体部位外观模型用于单幅静态图像的人体姿态估计时可以得到更好的估计效果。     

基于颜色复杂度和结构张量的恰可察觉失真模型

图像的恰可察觉失真(just noticeable distortion, JND)阈值是指人眼能够察觉的最小失真, 通常被用于去除图像/视频压缩中的视觉冗余. 针对 JND 模型对颜色和结构特征利用不充分的问题, 提出了一种基于颜色复杂度和结构张量的 JND 模型. 首先, 计算图像的颜色复杂度, 将其转换为与视觉敏感度相关的权值, 和对比掩蔽模型结合以提升模型的准确性; 然后, 利用结构张量对局部特征进行表示, 建立基于局部结构特征的调制因子, 估计结构不规则区域的视觉冗余程度; 最后, 将基于颜色复杂度的 JND 模型和基于结构张量的调制因子结合, 建立基于颜色复杂度和结构张量的 JND(complexity structure tensor based JND, CSJND)模型. 实验结果表明, 相比于已有的模型, 该模型在主观感知质量相同的前提下, 能使 PSNR 值明显降低; 该模型更加符合人眼的视觉特性, 能更准确地估计出 JND 阈值.     

彩色图像处理中的调色板技术

如何给一幅彩色图像优选一个调色板,以此调色板再现该图像,从而方便地对彩色图像进行各种处理是图像处理技术中的重要问题。论述了针对不同应用场合基于不同颜色模型的不同的颜色优化策略;提出新的优化准则,逼真地再现该图像;合理地将颜色分组处理,以较少种类油墨实现了更多颜色的印染。     

基于HSL颜色空间模型的绿色翡翠颜色分级技术研究

以色度学HSL颜色空间模型为理论基础,在标准光源5500k下,通过工业摄像头对绿色翡翠样品颜色进行采集并输入到计算机中。运用RGB-HSL颜色转换公式,对每个样品图像颜色进行HSL值分析,然后将所得到的HSL数值按不同绿色色调角投点到二维HSL图像上,最终得到不同绿色翡翠的颜色阈值区间。根据这些参数值确定了绿色翡翠样品颜色的H值分类,以及S值及L值的定量分级,为建立了基于HSL颜色空间模型基础之上的计算机绿色翡翠颜色分级奠定基础。     

黄瓜叶片上SPAD值的空间分布及氮素诊断的位点选择

在温室条件下测定并分析不同施氮水平下黄瓜正三叶叶片不同位点的SPAD值的空间分布特征,并对不同位点的SPAD值与叶片含氮量之间的相关性进行分析,探求应用叶绿素计诊断黄瓜氮素营养状况的最佳测试位点.开花期和结果期的研究结果均表明:黄瓜正三叶叶片不同位点的SPAD值存在显著的分布差异,比较不同位点的SPAD值的变异系数,得到叶片边缘的变异系数明显高于主叶脉两侧,而叶尖部三角区域的变异系数明显高于叶片其他任何区域,叶片各位点的SPAD值与叶片含氮量均存在显著的相关关系.初步研究选择离叶尖部相对距离20%与叶边缘之间的叶尖顶三角区域作为黄瓜氮素诊断的最佳位点.     

基于GA-ICA和高光谱图像技术的黄瓜叶叶绿素检测

用遗传算法(GA)和独立分量法(ICA)提取黄瓜叶高光谱图像的特征信息,对高光谱图像技术检测叶绿素含量及其叶面分布的可行性进行了研究.高光谱图像标定校正后,提取其中的光谱信息,采用GA对光谱信息进行特征波长选择,将GA优选出来的光谱进行ICA信号分析并结合叶绿素含量值建立多元线性回归模型(MLR).结果表明GA共优选出...     

基于多维度光谱特征波长提取大豆冠层SPAD值估算模型

应用多种光谱特征波长段提取技术,研究了全生育期大豆冠层的近红外光谱曲线特性,提出了基于多维度光谱特征波长提取的大豆冠层叶绿素相对含量(SPAD值)估算模型.在大豆冠层原始近红外光谱曲线中,优选多元散射校正预处理和偏最小二乘回归法建模.经多元散射校正预处理后,应用竞争性自适应重加权采样算法(CARS)、主成分分析法(PCA)和连续投影算法(SPA),提取大豆冠层的光谱特征波长数量分别为22,51和12个.以此特征波长为基础,利用偏最小二乘回归法和多元线性回归法(MLR),分别建立大豆冠层SPAD值估算模型.结果表明CARS-MLR模型试验效果较好,该模型校正样本和预测样本SPAD值的均方根误差分别为5.67和5.94,平均值约为5.81.     

基于图像颜色特征检索技术的材料腐蚀监测系统

材料腐蚀监测是利用视频技术、计算机图像处理技术、模式识别技术对材料外观腐蚀图像进行检测、处理及管理．文中针对材料腐蚀图像的颜色特征，用颜色直方图、颜色一致向量和颜色相关图方法实现材料腐蚀图像统计特征的提取，用加权欧氏距离来描述材料腐蚀图像的相似性，实现了材料腐蚀图像内容的匹配及检索．