10的上下高度，使其葉柄底部伸入到黑色小容器9中(見圖2);
2)打開單反相機4的錄像功能，調整單反相機4的前后位置使視窗恰好能拍攝到整個植物葉片10 ；
3)打開所有藍色LED燈1，轉動圓偏光濾鏡C-POL使拍攝到的畫面上的反光最大程度地削弱；
4)開始錄像，同時往黑色小容器9中注入配置好的熒光溶液，直至沒過葉柄底部；
5)觀察熒光溶液的流動過程，待熒光溶液流滿整個葉片時即停止錄像，并將所錄的視頻數據保存至計算機8中；
6)將視頻每隔25幀抽幀得到圖片，然后選取最后一幀的圖片將其轉化為灰度圖(見圖
4)；
7)在灰度圖上選取一個適合的閾值，可以將其轉化為二值圖(見圖5)，然后通過骨架化算法提取出植物葉脈圖(見圖6)，按照順序將葉脈進行編號；
8)選定希茉莉的主脈，反復對比錄像，選取所要測量的溶液在該葉脈中流動的一段時間，其所對應的幀區間為[1501，1801]；
9 )選取1501幀和1801幀的圖片，分別將其轉化為灰度圖，并與第一幀圖片的灰度圖進行相差操作，得到主脈分別在1501幀和1801幀時的亮度值； 10)對于1501幀和1801幀時的兩個亮度值，通過對比選取一個合適的閾值，可以分別得到熒光溶液在這兩個時刻在主脈中所流到的最遠位置；
11)通過MATLAB軟件中讀取的這兩個最遠位置的坐標值進行計算，得到熒光溶液在這兩個時刻所對應的時間內流過的距離，最后再除以該時間段即可計算出主脈在該時間段內的流速。
[0025]本實施例通過在MATLAB軟件中基于圖像處理技術設計的算法，可以從拍攝所得的錄像中提取出熒光溶液在植物葉脈中的流速。
[0026]圖7為本實施例的希茉莉的主脈在幀區間[1501，6001]內每隔300幀取點，然后按照本實施例的方法所測量的每兩個點之間的主脈流速，如[1501，1801]、[1801, 2101]等，可以驗證本實施例提供的植物葉脈流速測量方法的有效性。
[0027]本發明所提供的方法不僅適用于植物葉脈流速測量上，還可以用于其它有類似測量要求的實驗拍攝數據提取上，都在本發明的保護范圍之內。
[0028]本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種植物葉脈流速測量的裝置，其特征在于，包括黑色木質框架(2)、分別設置于所述黑色木質框架(2)正后方和正前方的第一黑色卡紙(3)和單反相機(4)、呈一定夾角對稱設置于所述黑色木質框架(2)前方兩側的若干藍色LED燈(I)，所述黑色木質框架(2)中部設置有用于放置植物葉片(10)的第二黑色卡紙(11)，所述黑色木質框架(2)底部設置有用于放置熒光溶液的黑色小容器(9)，所述單反相機(4)通過數據線連接計算機(8)。
2.根據權利要求1所述的植物葉脈流速測量的裝置，其特征在于:所述單反相機(4)配置有100 mm定焦微距鏡頭，鏡頭前依次安裝上一個圓偏光濾鏡C-POL (5)、一個橙色濾鏡(6)和一個黃色濾鏡(7)。
3.根據權利要求1所述的植物葉脈流速測量的裝置，其特征在于:設置于所述黑色木質框架⑵前方兩側的藍色LED燈(I)各為10盞。
4.根據權利要求1所述的植物葉脈流速測量的裝置，其特征在于:每盞所述燈藍色LED燈(I)都配有使其可以單獨隨意調整角度和控制開關狀態的柔性燈座和獨立開關。
5.根據權利要求1所述的植物葉脈流速測量的裝置，其特征在于:設置于所述黑色木質框架⑵前方兩側的若干藍色LED燈⑴射出光線之間的夾角Θ為85° -95°。
6.根據權利要求1所述的植物葉脈流速測量的裝置，其特征在于:所述第一黑色卡紙(3)距離黑色木質框架(2)后方的距離d為300 mm。
7.根據權利要求1所述的植物葉脈流速測量的裝置，其特征在于:所述第二黑色卡紙(11)的形狀和大小與所要觀察的植物葉片(10)的形狀和大小相一致。
8.根據權利要求1所述的植物葉脈流速測量的裝置，其特征在于:所述熒光溶液分子式為C2tlH12O5,是濃度0.3-0.9 g/L的水溶液。
9.一種基于權利要求1至8任一項所述的裝置的植物葉脈流速測量方法，其特征在于，包括步驟: 1)將所要觀察的植物葉片(10)固定在第二黑色卡紙(11)上，調整植物葉片(10)的上下高度，使其葉柄底部伸入到黑色小容器(9)中； 2)打開單反相機(4)的錄像功能，調整單反相機(4)的前后位置使視窗恰好能拍攝到整個植物葉片(10)； 3)打開所有藍色LED燈(I)，轉動圓偏光濾鏡C-POL使拍攝到的畫面上的反光最大程度地削弱； 4)開始錄像，同時往黑色小容器(9)中注入配置好的熒光溶液，直至沒過葉柄底部； 5)觀察熒光溶液的流動過程，待熒光溶液流滿整個葉片時即停止錄像，并將所錄的視頻數據保存至計算機(8)中； 6)將視頻每隔一定的幀數抽幀得到圖片，然后選取最后一幀的圖片將其轉化為灰度圖； 7)在灰度圖上選取一個適合的閾值，可以將其轉化為二值圖，然后通過骨架化算法提取出植物葉脈圖，按照順序將葉脈進行編號； 8)對于選定的一根葉脈，反復對比錄像，選取所要測量的溶液在該葉脈中流動的一段時間，其所對應的幀區間為[A，B]； 9)選取A幀和B幀的圖片，分別將其轉化為灰度圖，并與第一幀圖片的灰度圖進行相差操作，得到所選定葉脈分別在A幀和B幀時的亮度值； 10)對于A幀和B幀時的兩個亮度值，通過對比選取一個合適的閾值，可以分別得到熒光溶液在這兩個時刻在所選葉脈中所流到的最遠位置； 11)通過MATLAB軟件中讀取的這兩個最遠位置的坐標值進行計算，得到熒光溶液在這兩個時刻所對應的時間內流過的距離，最后再除以該時間段即可計算出所選定葉脈在該時間段內的流速。
【專利摘要】本發明公開了一種植物葉脈流速測量的裝置，包括黑色木質框架、分別設置于所述黑色木質框架正后方和正前方的第一黑色卡紙和單反相機、呈一定夾角對稱設置于所述黑色木質框架前方兩側的若干藍色LED燈，所述黑色木質框架中部設置有用于放置植物葉片的第二黑色卡紙，所述黑色木質框架底部設置有用于放置熒光溶液的黑色小容器，所述單反相機通過數據線連接計算機。本發明還提供了一種植物葉脈流速測量的方法。本發明可以有效地測量出整個植物葉片上不同等級葉脈在任意時間段內的流速，避免了更換葉片時由于不同的葉片之間差異性較大而可能導致的較大實驗數據誤差。所設計的算法還可以應用在其它類似的實驗拍攝數據提取中，具有很高的實用價值。
【IPC分類】G01P5-20
【公開號】CN104820112
【申請號】CN201510202350
【發明人】劉旺玉, 羅遠強, 王力, 駱濤, 彭毅
【申請人】華南理工大學
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月24日