基于图像处理的水培生菜冠层图像叶面积估测研究

文献类型： 中文期刊

第一作者： 杨娟

作者： 杨娟;赵汗青;马新明;钱婷婷;张滢钰;王宁

作者机构：

关键词： 生菜;植物工厂;叶面积;图像处理;多元线性回归;支持向量回归;随机森林

期刊名称： 上海农业学报

ISSN：

年卷期： 2024 年 001 期

页码： 116-124

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 为实现精准、高效、无损地获取植物工厂环境下水培生菜相关长势参数叶面积（Leaf area,LA）,基于数字图像处理和机器学习回归方法建立单株水培生菜冠层图像LA估测模型。首先,通过智能手机获取2个生菜品种不同生长期的冠层可见光图像,利用Photoshop图像处理软件将原始图像统一剪裁为900像素×900像素大小,采用中值滤波（MedianBlur）法对剪裁后的图像进行去噪运算,将RGB图像转化为HSV颜色空间,再采用mask掩膜法分割彩色图像;然后,利用图像法获取单株生菜LA实测值,构建以LA实测值为因变量,以生菜冠层投影面积（Projected leaf area,PLA）为自变量的线性回归（Linear regression,LR）模型和以全局图像特征（颜色、形状、纹理等）为自变量的支持向量回归（Support vector regression,SVR）、多元线性回归（Multiple linear regression,MLR）和随机森林（Random forest, RF）等LA估测模型进行对比分析;最后,采用决定系数（Coefficient of determination,R~2）和均方根误差（Root mean square error,RMSE）评估模型的准确性。结果表明:RF模型估测效果最好,对于生菜品种‘绿萝’单株LA估测结果的R~2为0.971 4、RMSE为8.89 cm~2,对于品种‘碧霄’估测结果的R2为0.920 1、RMSE为23.34 cm~2。本研究验证了RF回归模型能够较准确地估测生菜单株叶面积,可为植物工厂水培生菜LA无损估测提供新的解决方案和研究基础。

分类号： S636.2

  • 相关文献

[1]基于无人机高光谱长势指标的冬小麦长势监测. 陶惠林,徐良骥,冯海宽,杨贵军,苗梦珂,林博文. 2020

[2]基于无人机数码影像和高光谱数据的冬小麦产量估算对比. 陶惠林,冯海宽,杨贵军,杨小冬,苗梦珂,吴智超,翟丽婷. 2019

[3]基于特征光谱参数的叶片和冠层尺度茶多酚含量估算. 段丹丹,刘仲华,赵春江,赵钰,王凡. 2024

[4]葡萄叶面积非离体测定新方法. 刘慧颖,娄春荣,董环. 2007

[5]营养液供液高度对水培生菜生长及矿质元素吸收的影响. 张伟娟,郭文忠,王晓晶,李灵芝,李海平,陈晓丽. 2018

[6]植物工厂水培生菜技术研究进展. 滕星,高星爱,姚丽影,温嘉伟,李忠和,张宝军,金荣德. 2017

[7]LED光源红蓝光配比对生菜生长和品质的影响. 郑玮璇,王涛,陈永快,陈发兴. 2019

[8]LED绿光对生菜生长和品质的影响. 王晓晶,陈晓丽,郭文忠,李海平,李灵芝. 2019

[9]LED绿光补光模式对生菜生长及品质的影响. 陈晓丽,杨其长,张馨,马太光,郭文忠,薛绪掌. 2017

[10]叶面喷施钙肥对生菜品质及干烧心的影响. 谢沛宁,佟静,武占会,王宝驹,梁浩,季延海,丁海凤,王丽萍. 2024

[11]植物工厂LED灯无土栽培生菜适宜品种筛选试验. 吴敬才,郑回勇,黄语燕,蒲宝山,包兴胜,吴宝意,翁若瑜,吴燕. 2017

[12]红蓝光交替照射下生菜能量利用与光合性能分析. 陈晓丽,杨其长,王利春,李友丽,郭文忠. 2021

[13]不同频率LED红蓝光交替照射对生菜生长与品质的影响. 陈晓丽,杨其长,马太光,薛绪掌,乔晓军,郭文忠. 2017

[14]不同光强的LED白光与红蓝光对生菜生长及营养元素含量的影响. 周成波,刘文科,邵明杰,李宝石,王奇. 2021

[15]根际通电栽培对植物工厂生菜生长及叶烧病发生的影响. 路军灵,仝宇欣,李扬眉,李列,刘鑫. 2021

[16]不同红外补光模式对植物工厂生菜生长及品质的影响. 马太光,陈晓丽,郭文忠,李灵芝,李海平. 2017

[17]不同营养液温度对植物工厂生菜品质及干烧心的影响. 谢沛宁,武占会,王宝驹,刘宁,梁浩,王丽萍,佟静. 2025

[18]植物工厂红光与远红光配比对生菜产量和品质的影响. 李源源,吴翠南,吴雪,徐识溥,岳钉伊,胡立盼,曹凯. 2024

[19]植物工厂双通道导气通风模式对生菜冠层热交换的影响. 张一含,仝宇欣,张义,陈灿. 2024

[20]植物叶面积系数法改进研究. 胡林. 2015

作者其他论文 更多>>

微信小程序