张哲　贾宋楠　赵楠　刘胜尧　范凤翠　乜兰春

摘    要：为高效、准确地测量植株叶面积，利用图像处理算法开发叶面积计算软件，并配套手持式扫描仪创建了一种叶面积测量方法。运用这种方法测量了西瓜叶面积并建立了叶面积回归方程。通过验证，应用该方法测定的面积相对误差为4.89%，标准误差RMSE为1.51 cm2，检验结果表明应用该方法测定的面积准确度较高，可用于实际叶面积测量;利用此测量方法获得西瓜叶面积回归方程：LA=1.578L+0.722W+0.431LW，R2=0.991，相对误差为10.54%，可用于西瓜叶面积的估算。

关键词：西瓜;叶面积;阈值分割;回归方程;相关系数;相对误差

中图分类号： S651       文献标志码：A         文章编号：1673-2871（2021）10-051-04

A measurement approach of leaf area based on digital image processing and regression equation of leaves area on watermelon

ZHANG Zhe1， JIA Songnan2， ZHAO Nan2， LIU Shengyao2， FAN Fengcui2， NIE Lanchun1

（1. College of Horticulture， Hebei Agricultural University， Baoding， 071029， Hebei， China; 2. The Institute of Agricultural Information and Economics （IAIE）， Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Shijiazhuang， 050051， Hebei， China）

Abstract： To measure the leaf area of watermelon efficiently and accurately， the software of leaf area calculation was developed by using image processing algorithm. Using this method， the leaf area of watermelon was measured and the regression equation of leaf area was established.The relative error （RE） is 4.89% and the root mean squared error （RMSE） is 1.51 cm2 with this method. The results show that the method is accurate and can be used to measure the actual leaf area. The regression equation of watermelon leaf area was obtained by leaf area measurement method： LA = 1.578L + 0.722W + 0.431LW， R2 = 0.991， the RE was 10.54%， which could be used to estimate watermelon leaf area.

Key words： Watermelon; Leaf area; Threshold segmentation; Regression equation; Correlation coefficient; Relative error

西瓜葉片大小是体现植株本身生长状况的重要性状之一，前人通过分析叶面积制定了最适宜西瓜生长的栽培措施，叶面积大小还与植株耗水量的关系密切[1-4]，因此准确测量西瓜叶面积对生产研究具有重要的意义。前人[5-6]虽然建立了西瓜叶面积回归方程，但没有进行误差分析，不能确定精确度，因此需要重新建立西瓜叶面积回归方程并进行验证。

传统叶面积测定方法有数格法[7]、称重法[8]、叶面积仪法[9]等。随着科学技术的发展，研究人员开始应用Photoshop软件[10-11]、CAD软件[12]、GIS软件[13]、MATLAB软件[14]、基于面向对象图像特征提取的植物叶面积测量方法[15]、基于智能手机[16-17]和基于Visual C++ 6.0开发的程序[18]等方法来测量叶面积。传统测定方法工作量大、操作繁琐，而通过运用图像软件和基于图像处理的软件测量叶面积更精确。但基于图像软件处理的叶面积方法需要手动处理叶片图像，过程比较复杂。……