植物叶片几何参数的测量可用于监测植物的生长状况,有利于指导农业生产和农学或植物生理学的研究。传统对植物叶片几何参数进行测量的手段有九宫格法、称重法、系数法、叶面积仪、游标卡尺法、厚度传感器等,具有操作繁琐、依赖于人眼观测、价格昂贵、精度较低、接触式测量、易损坏叶片等缺点。因此,本文主要针对自动化、精密、非接触式无损的叶片几何参数测量方法进行研究,包括基于图像处理的二维几何参数测量方法,以及基于表面三维形貌恢复的厚度测量方法,仅用由激光器、CCD相机等成本较低的设备组成的简单装置,就可高精度的完成测量工作。主要完成的内容如下:(1)为了解决基于灰度图像处理的参数测量方法难以区分复杂背景、叶片及叶片内部区域等问题,研究了彩色图像分割算法。分析对比RGB、YIQ、YCb Cr、HSI、Lab这5种彩色空间模型,提取可突出背景、叶片及叶片内部区域之间颜色差异的色彩因子分量图像。对颜色分量图像进行分割、形态学操作、面积滤波、孔洞填充等处理,获取植物叶片目标及其内部区域。最后在植物叶片二值图像中,利用参数测量方法计算目标区域的二维几何参数。(2)在传统激光三角法的基础上,设计基于双光路激光三角法的植物叶片厚度测量系统。点激光入射至植物叶片表面,表面散射的光被CCD相机接收,形成激光光斑图像,叶片表面形貌相对于参考平面的高度变化,可直接反映为图像中激光光斑中心的偏移。通过抗噪能力较强的灰度重心法精确提取激光光斑的亚像素中心,计算植物叶片表面与参考平面对应的光斑中心偏移量,然后根据激光三角法的光学几何公式,可恢复出植物叶片某一表面的三维形貌。最终利用双光路的激光三角法,计算出植物叶片上下表面的三维形貌差值,即可获得植物叶片每一点的厚度。(3)以仙人掌叶片为研究对象,搭建硬件实验平台,测量其二维几何参数,并与真实值进行分析对比。然后在植物叶片采集系统中添加激光器、运动平台等设备,获取激光光斑图像,通过激光三角法恢复叶片表面三维形貌,进而得到植物叶片9块不同区域的厚度。实验表明,在存在光学系统误差及人为引入误差的条件下,二维参数测量值与真实值偏差小于2mm,厚度测量值与真实值的均方根误差约为0.3mm,精度较高。