基于RGB模型的苹果叶片叶绿素含量估测

作者:程立真;朱西存;高璐璐;李程;王凌;赵庚星;姜远茂; 刊名:园艺学报 上传者:范通达

【摘要】为了快速、无损地获得苹果叶片叶绿素含量与其表面颜色特征之间的关系,为诊断苹果树生理状况提供科学依据.以新梢旺长期的红富士苹果树为研究对象,应用数码相机采集叶片图像,利用图像处理技术,采集叶片图像的红(R)、绿(G)和蓝(B)值,通过运算组合构造颜色特征参数,建立基于苹果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.结果表明,叶绿素含量敏感的颜色参数分别为B、B/R、B/G、G/ (R+G+B)、B/ (R+G+B)、(R-B)/(R+B)、(G-B)/(G+B)、(R-B)/(R+G+B)和(G-B)/(R+G+B)值;基于以上9个敏感颜色参数分别建立单变量回归模型和支持向量机回归模型(SVM),估测叶片Chl.a、Chl.b、Chl.(a+b)和SPAD值,其中单变量回归模型决定系数(R2)均在0.6左右;SVM回归模型的决定系数(R2)分别为0.8754、0.8374、0.8671和0.8129,均方根误差(RMSE)分别为0.0194、0.0350、0.0497和0.9281,相对误差(RE)分别为0.8059%、1.7540%、1.1224%和1.1894%,尤以对Chl.a的估测效果最佳,SVM的估测精度高于单变量回归模型.模型验证取自1/4同样本数据,验证结果表明基于SVM的Chl.a稳定性更佳,R2=0.8275,RMSE=0.0293,RE=1.8529%.应用数码相机并基于RGB颜色模型可快速估测苹果叶片叶绿素含量,可对果园水肥的精确管理提供技术支持.

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园艺学报,2017,44(2):381—390. Aeta Horticulturae Sinica doi:10.16420~.issn.0513—353x.2016-0529:http://www.ahs.ac.cn 381 基于 RGB模型的苹果叶片叶绿素含量估测 程立真 ,朱西存 ,2,,高璐璐 ,李 程 ,王 凌 ,赵庚星 ,姜远茂 ( 山东农业大学资源与环境学院,山东泰安 271018; 土肥资源高效利用国家工程实验室,山东泰安 271018; 山东农业大学园艺科学与512程学院,山东泰安 271018) 摘 要 :为了快速、无损地获得苹果叶片叶绿素含量与其表面颜色特征之间的关系,为诊断苹果树 生理状况提供科学依据。以新梢旺长期的红富士苹果树为研究对象,应用数码相机采集叶片图像,利用 图像处理技术,采集叶片图像的红 (R)、绿 (G)和蓝 (B)值,通过运算组合构造颜色特征参数,建立 基于苹果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。结果表明,叶绿素含 量敏感的颜色参数分别为 B、B/R、B/G、G/(R+G+B)、B/(R+G+B)、(R—B)/(R+B)、(G—B)/ (G+B)、(R—B)/(R+G+B)和 (G —B)/(R+G+B)值 ;基 于以上 9个敏感颜色参数分别建立 单变量回归模型和支持向量机回归模型 (SVM),估测叶片 Ch1.a、Ch1.b、Ch1.(a+b)和 SPAD值,其中单 变量回归模型决定系数 ( )均在 0.6左右;SVM 回归模型的决定系数 ( )分别为 0.8754、0.8374、0.8671 和 O.8129,均方根误差 (RMSE)分别为 0.0194、0.0350、0.0497和 0.9281,相对误差 (艇 )分别为 0.8059%、 1.7540%、1.1224%和 1.1894%,尤以对 Ch1.a的估测效果最佳,SVM 的估测精度高于单变量回归模型。模 型验证取自 1/4同样本数据,验证结果表明基于 SVM 的 Ch1.a稳定性更佳,R =0.8275,RMSE=0.0293, RE=1.8529%。应用数码相机并基于 RGB颜色模型可快速估测苹果叶片叶绿素含量,可对果园水肥的精 确管理提供技术支持。 关键词:苹果;叶片:颜色参数;叶绿素含量;SPAD值;支持向量机 SVM;数码相机 中图分类号:S 661.1 文献标志码:A 文章编号:0513-353X (2017)02.0381.10 Estim ation of Chlorophyll Content in Apple Leaves Based on RGB M odel Using Digital C amera CHENG Lizhen ,ZHU Xicun ’。,,GAO Lulu ,LI Cheng ,WANG Ling ,ZHAO Gengxing ,and JIANG Yuanmao3 ( CollegeofResourcesandEnvironment,ShandongAgricultural University,Tai’an,Shandong 271018,China; National Engineering Laboratory on Eicient Utilization ofSoil andFertilization,Tai"an,Shandong 271018,China:。College of HorticultureScienceandEngineering,Shando

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