恒美智造叶片图像分析仪行业方案与拍照式叶面积仪行业应用

一、测叶面积的六类人

头一类是育种。育种的材料多，一个试验几百个品系，每个品系要测旗叶、倒二叶、倒三叶；量大的特点决定了他们看重的不是单片精度，是速度与批量。第二类是植保。植保看受害，叶片被啃掉多少、病斑占多少，要算受害率与分级；他们看重虫洞识别准不准，能不能把病斑与虫洞分开。第三类是农技推广。推广站下乡测产，要在田头估叶面积指数，进而估产量；他们看重便携与快，能不能在农户面前当场出数。第四类是林草。针叶、复叶、不规则叶形，常规算法容易漏，他们看重夹具与算法适配。第五类是教学。课堂上讲面积与光合的关系，学生自己拍自己算，印象深；他们看重操作简单、坏了好修。做图像处理的组习惯叫它叶片图像分析仪，做田间测量的叫拍照式叶面积仪，说的是同一件事。

第六类是肥料与农药企业。试验田里不同处理的叶片大小不一样，要拿面积差说明效果；他们看重处理间的可比性，同一批叶要同一台机器、同一个手法测。六类人用同一台机器，差别在算哪几个参数、怎么排队；恒美智造按六类场景各配了一套清单，用户按需选，不必自己拼。六类里，头两类占比大，也更肯在精度上花钱；后四类更看重顺手与省事。恒美智造做方案时，先问是育种还是植保，再问量多大，两问答完，清单就窄了一半。窄了之后谈价才有意义，否则六套清单摆在一起，谁看都晕。

表1 六类人，六种算法

表注：六类人用的是同一台机器，差别在算哪几个参数、怎么排队；算法一样，口径不同。

二、育种：一片叶一片叶地比

育种测叶面积，目的不是知道面积本身，是比较。同一批材料，谁叶面积大、谁叶片厚、谁绿叶面积维持得久，决定了后面的取舍。所以测的时候要三同：同叶位、同叶龄、同时期。旗叶与倒二叶不能混，混了之后材料的排序就变；上午采与下午采也不能混，失水之后面积差几个百分点。流程通常是：田间取样、装袋编号、回室内拍、导出汇总、按品系分组算平均。编号是这一套流程的骨架：一片叶一个号，号里带品系、叶位、重复；号错了，后面的统计全错。所以育种单位要配编号标签与批量命名模板，拍完自动按号存图，省得手工改。恒美智造给育种用户的模板里，文件名规则是品系加叶位加重复，一看就懂。

数据分析那一步，看的是三个指标：平均单叶面积、叶面积变异系数、绿叶面积下降速率。头一个说材料的大小，第二个说材料的整齐度，第三个说材料的持绿性。三个一起看，才选得准；只看面积，容易选出叶片大但早衰的材料。育种单位一年测几万片，机器要能撑住这个量；撑不住，样本量就得砍，砍了之后结论就不稳。育种上还有一条：同一批材料要赶在同一类天气里测完。晴天的叶与阴天的叶，含水率不一样，面积差几个百分点；混着测，材料的排序会变。排序一变，选出来的材料就不对。所以测之前看天气预报，连续三天晴，把一批材料一次测完。育种组的叶多，编号要跟着材料走；标签用防水纸，田头写、回室拍，字迹不能糊。恒美智造给育种套配的标签是两联式，一联绑叶柄、一联贴记录本，两边号对得上，图与数就不会错位。

表2 五套配置跟着任务走

表注：林草套要加托盘；针叶放台面会滚，得用凹槽托盘定住。

三、植保：虫洞与病斑也要算

植保测叶面积，有两个用途：一是算受害率，二是算补偿效应。受害率是虫洞面积除以整叶面积；补偿效应是受害之后新叶面积能不能补上来。头一个用途直接指导防治：受害率过阈值就打药；第二个用途指导评估：打完药之后叶片能不能恢复，决定要不要再打一次。两个用途都要面积，都要准。虫洞识别有三个坑。头一个是泥点与虫粪：露地采的叶，叶面带泥，软件当成洞，虫洞数虚高；处理的办法是拍前用软布擦一遍，擦不掉的就换一片叶。第二个是小洞：小于 0.1 平方厘米的洞识别不稳，可能数出来也可能数不出来；所以报告里要写清识别下限，别把小洞算进总数。第三个是边缘缺损：叶片被啃掉一角，软件可能把这一角当成背景，面积算小；这种叶要单独标记，人工复核。

植保单位用这类机器，配置上要两样：虫洞校核片与受害分级表。校核片是几片已知虫洞面积的样本，用来验证识别准不准；每季度校一次，偏差大了就查背景与光。分级表把受害率分成五档，测完对着档位勾一笔，标准是统一的。恒美智造给植保站的清单里，这两样是必配项，配了之后报告格式也统一了。植保站还有一个隐性需求：数据要能按地块、按品种、按次数检索。一年几百片叶，散在纸上查不动；导进表格，按条件一筛就出来。恒美智造给植保站的模板里带了三列：地块号、品种、调查次数，填上就能筛。压过的叶要标记：受害严重的叶，叶面积已经不代表正常状态，算指数时要么剔除、要么单列，别混在平均里。这一点在测产时尤其要紧，混进去一个受害叶，指数能虚高半成。恒美智造在模板里留了一列备注，专门记这类叶，回头一看就知道剔了哪几片。剔除的比例也要写：一片两片无所谓，一片里剔掉三成，这批数就要重采；与其事后重采，不如当场多取十个样，补得上，样本量上去了，剔除几片也不伤筋骨，这一点在样本量小的试验里格外实在，多花十分钟取叶，比事后补测一周强。

表3 摆叶的五条规矩

表注：第三条常犯；禾本科叶片失水就卷，采下来要装袋保湿，拍前再展平。

四、农技与教学：一节课讲清面积与产量

农技推广用这类机器，场景多在田头或者村委会。做法是取代表株，每株取上中下三层各几片，拍完算单株平均单叶面积，再乘叶片数、乘株数，除以面积，就是叶面积指数。这个数往后再乘一个经验系数，就是产量估算。整个过程要在半小时内出结果，农户才愿意听；拖到第二天，人就散了。教学用这类机器，价值在直观。课堂上讲光合，学生看不见叶片接了多少光；拍一片叶，屏幕上面积跳出来，再讲单位面积的光合速率，学生一下就懂了面积为什么重要。再拍一片被虫啃过的叶，虫洞面积与受害率一起出来，讲植保也顺手。一节课安排三个环节：讲概念、自己拍、算一算，比纯讲理论强。

教学还有一个小技巧：让学生先估再量。拿一片叶，先让大家目测面积，再拍出来看谁估得准；估完再讲为什么人眼会偏，偏在哪儿。这一环节花十分钟，学生对面积这个概念的理解比听半小时课深。恒美智造给教学包的资料里带了一张课堂流程卡，三个环节、每环节几分钟，照着走就行。农技站还有一层：报告要能讲给农户听。打印件上光有面积，农户不关心；换成叶面积指数与预估产量，农户才听得懂。所以模板里要把两个派生数算好，一页纸递过去，话就好说了。恒美智造给推广站的模板预留了这两栏，填空即可。

表4 一批五十片，四段走完

表注：第三段要人工抽检五片；识别错了不改，整批数据都带着错，越往后越难查。

五、林草：针叶与不规则叶形

林草测叶面积，难点在叶形。针叶细长，一根松针宽一毫米多、长十几厘米，面积只有零点几平方厘米；放在台面上会滚动，拍出来边缘发虚，识别不出来。复叶与掌状叶的凹口深，描边时容易把凹口连起来，面积算大。这两类叶形，常规算法都不够用。办法有两个：一是加夹具。针叶托盘是一条带凹槽的浅盘，针叶放进去就定住，光也从侧面打匀；不规则叶夹具用透明压条把叶压平，凹口压开了，描边才准。二是改算法。有的软件支持手动修正，描错了可以拉回来；修正之后面积重算，比重新拍快。恒美智造给林草用户的方案里，托盘与夹具是必配项，软件带手动修正。

林草还有一个特殊需求：总叶面积。一株树的叶面积没法一片一片量，只能取样估算：取标准枝、数叶、量样叶、乘系数。这个流程里，样叶的量要够、要随机；量少了代表性差，量多了工时长。一台快的机器能把样叶量从五十片提到两百片，估算的置信区间就窄了，结论才敢往外说。林草还有一个难点：同一株树上，阳面与阴面的叶面积差得远。取样要分层，阳面、中部、阴面各取几枝，加权平均；只取阳面，会高估整株。恒美智造给林草用户的方案里带一张冠层分区图，标好三层的位置，照着走不会漏层。

六、一个生长季的排法

一个生长季排五到六次：苗期、旺长期、开花期、灌浆或结果期、成熟期。苗期测一次，看基础长势；旺长期每半月一次，看群体扩展；开花期测一次，看源库关系；灌浆期加密，这一段绿叶面积与产量关系紧密；成熟期测一次，看衰老速度。五次下来，一年的叶面积动态就完整了。每次的样本量要有说法。育种材料多的，一次几百片；生产田块的，一次三到五个样方、每方十株。样方要固定，别每次换地方；换了地方，年际比较就断了。人手安排上，取样与拍照要分开：一个人在地里采、编号、装袋，一个人在室内拍、导；两个人一组，一天能过两百片。

排期还要避开三件事：雨天与露水未干时不采（叶面带水，反光）、喷药后三天内不采（药剂影响叶色，也影响虫口）、正午高温时不采（叶片失水快，卷边）。这三条写进排期表，比事后解释有用。恒美智造给长期用户一张年历卡，五个时段、每段的窗口与注意事项都印在上面，贴在实验室墙上，到点就做。年历卡上还有一栏备注：哪一年遭了虫、哪一年旱、哪一年换了品种，写上去；三年之后翻卡，面积的异常年份就有了解释。建议年底把卡归了档，换新卡时旧卡不扔，攒五年就是一部完整的生长季账。

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