本發(fā)明涉及土壤顏色鑒別技術(shù)領(lǐng)域，尤其是關(guān)于野外農(nóng)林土壤顏色的識別方法。
背景技術(shù)：
土壤顏色是土壤物質(zhì)組成及其性質(zhì)的反映，也是判斷和研究成土環(huán)境、土壤類型及其肥力特征的重要依據(jù)。在農(nóng)林生產(chǎn)中，對土壤顏色的準確判斷是鑒別一系列土壤物理化學性質(zhì)的重要診斷標志。
目前munsell比色法是土壤學家廣泛使用的一種土壤顏色描述方法，在使用時需要把土壤樣品與標準比色卡相對照，從而確定土壤顏色，這種方法很簡單，但是也存在著一些問題，主要表現(xiàn)為：首先，靠肉眼觀察會帶來很大的誤差，由于人的經(jīng)驗、視力等因素的差異，對土壤顏色的判斷帶來很大的誤差。其次，在把土壤樣品與標準比色卡進行比對的時候，還受到外界環(huán)境等因素的干擾，如光線、天氣等。再有，在進行野外測定時或者比對時容易弄臟比色卡，這就會使以后對土壤顏色測定的準確性降低，因此這種方法并不實用，不適宜長期大面積的施用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有鑒別土壤顏色的方法的缺陷性，本發(fā)明提供一種土壤顏色識別方法，該方法可以消除人的主觀因素、環(huán)境因素的影響，利用信息化技術(shù)，使得土壤顏色得到準確的辨別，改善了傳統(tǒng)方法測定土壤顏色的不足之處。
本發(fā)明解決以上技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：一種土壤顏色識別方法，其特征在于，包括如下步驟：
1)在計算機中安裝RGB色彩模型，選擇在同一拍攝條件下拍攝土壤和標準比色卡圖片，然后將所有圖片上傳至所述計算機中；
2)在RGB色彩模型下，從所需識別的土壤圖片中隨機選取N個像素點，利用RGB模型分別獲取這些點的(R，G，B)值，然后再分別對所有的R值、G值、B值求取平均值，作為該土壤圖片的顏色平均值，表達如下：
3)同樣在RGB色彩模型下，對于每一張比色卡圖片，從其中隨機選取n個像素點，利用RGB模型分別獲取這些點的(R，G，B)值，然后再對n個點對應(yīng)的R、G、B值分別求取平均值，作為該圖片的顏色平均值，設(shè)共有m張比色卡，則分別表達如下：
4)將所需識別的土壤圖片的顏色平均值T(R，G，B)，與所有的標準比色卡圖片的顏色平均值一一做如下計算，共獲得m個計算結(jié)果：
T(R，G，B)相對于K1(R，G，B)：
{[T(R)-K1(R)]2+[T(G)-K1(G)]2+[T(B)-K1(B)]2}
T(R，G，B)相對于K2(R，G，B)：
{[T(R)-K2(R)]2+[T(G)-K2(G)]2+[T(B)-K2(B)]2}……
T(R，G，B)相對于Km(R，G，B)：
{[T(R)-Km(R)]2+[T(G)-Km(G)]2+[T(B)-Km(B)]2}
5)在步驟4)的計算結(jié)果中，找到一個最小值，該值所對應(yīng)的比色卡的顏色就是所需識別的土壤的顏色。
所述的同一拍攝條件是指在相同的光線、背景、相機參數(shù)下的拍攝。
所述N與n的取值可以相同，也可以不同。
本發(fā)明由于采取了以上的技術(shù)方案，其具有的有益效果是：
1、本發(fā)明采用計算機處理的方法，消除了人為等外界因素的影響，使所得數(shù)據(jù)更加精確。
2、替換了野外調(diào)查時需要隨身攜帶比色卡，只需將比色卡預先制做在計算機顏色模型中，以后不再需要隨身攜帶，無論從經(jīng)濟角度還是實用性角度都很合理。
3、無論是土壤還是比色卡，都可以制作成圖片存儲在計算機中，利用軟件進行計算即可，不再需要現(xiàn)場比對。
4、合理利用了現(xiàn)代科學技術(shù)對野外土壤顏色進行調(diào)查，是野外土壤顏色調(diào)查的重大進步，對以后的研究有深遠的影響。
綜上所述，本發(fā)明適合野外土壤顏色的測定。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，以下實施例并不是對本發(fā)明技術(shù)方案作的唯一限定，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案精神實質(zhì)下所做的任何等同變換或改動，均應(yīng)視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
本發(fā)明提供一種準確識別土壤顏色的方法，并且該方法可以同時應(yīng)用于對多種土壤的辨別，一次性可鑒別多種土壤。該方法是在消除人的主觀因素等傳統(tǒng)測定方法干擾的情況下，利用信息化技術(shù)，使得對土壤顏色的大量、準確測定的可能得到實現(xiàn)，解決了傳統(tǒng)方法測定土壤顏色的不足之處。在本發(fā)明方法的實施中，是基于所有外界客觀條件均一致的條件下，如光線、背景、相機參數(shù)等，在該條件下將所有的標準比色卡和土壤用同一相機拍成圖片，存放在電腦上，利用同一應(yīng)用平臺進行計算，從而找出與土壤圖片顏色最相近的一張標準比色卡圖片。
進一步講，這種應(yīng)用平臺可以是采用RGB色彩模型，也可以是采用其他可以表達色彩識別的軟件。
以RGB色彩模型為例，RGB色彩模型是一種常見的表征顏色參數(shù)的表達方式，R(紅)、G(綠)、B(藍)是色彩中的三原色，RGB色彩模型是工業(yè)界的一種顏色標準，是通過對紅、綠、藍三個顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來得到各種各樣的顏色的，這個標準幾乎包括了人類視力所能感知的所有顏色，是目前運用最廣的顏色系統(tǒng)之一。在RGB色彩模型中，每種顏色都可以通過以R、G、B三種顏色為三個坐標在空間模型中唯一確定地表達出來，RGB色彩模型是一個三維坐標體系，因此每一種顏色的比色卡以及土壤圖片都相當于是這個空間模型中的一個點，坐標通過(R，G，B)形式來表達。每張圖片都有自己的RGB坐標，而每張圖片又是由無數(shù)的點組成的，因此每張圖片上的無數(shù)個點也有其自己的RGB坐標，利用待測土壤照片的RGB坐標與數(shù)據(jù)庫中所有標準比色卡圖片的RGB坐標的空間直線距離，選擇出最接近的標準土壤圖片，即可得到所需識別的土壤顏色值。
本發(fā)明的技術(shù)方案的具體實施步驟可以是：
1)在計算機中安裝RGB色彩模型，選擇在同一拍攝條件下(相同的光線、背景、相機參數(shù))拍攝土壤和標準比色卡圖片，然后將所有圖片上傳至計算機中；
2)在RGB色彩模型下識別所需識別的土壤圖片，從該土壤圖片中隨機選取N個像素點，利用RGB模型分別獲取這些點的(R，G，B)值，然后再分別對所有的R值、G值、B值求取平均值，作為該圖片的顏色平均值，表達如下：
上述是對于一張土壤圖片的計算，對于其他土壤圖片也是按上述方法獲得其RGB模式下的顏色平均值。
3)同樣在RGB色彩模型下識別所有的標準比色卡圖片，對于每張比色卡圖片，同樣也可在其中隨機選取n個點，N可以與n相同，也可以不同，互不影響。同樣對這n個點求取(R，G，B)平均值，作為該圖片的顏色平均值。設(shè)共有m張比色卡，則分別可表達如下：
4)將所需識別的土壤圖片的顏色平均值T(R，G，B)，與所有的標準比色卡圖片的顏色平均值做一一比對計算，共獲得m個計算結(jié)果，計算方法如下：
T(R，G，B)相對于K1(R，G，B)：
{[T(R)-K1(R)]2+[T(G)-K1(G)]2+[T(B)-K1(B)]2}
T(R，G，B)相對于K2(R，G，B)：
{[T(R)-K2(R)]2+[T(G)-K2(G)]2+[T(B)-K2(B)]2}……
T(R，G，B)相對于Km(R，G，B)：
{[T(R)-Km(R)]2+[T(G)-Km(G)]2+[T(B)-Km(B)]2}
上式中的T(R)、T(G)、T(B)、K1(R)、K1(G)、K1(B)、K2(R)、K2(G)、K2(B)等分別代表對應(yīng)的卡片在(R，G，B)三維坐標系下對應(yīng)方向上的坐標值。
以上計算的數(shù)學含義就是計算出土壤圖片的顏色坐標到比色卡顏色坐標的空間直線距離，因此比對所有計算結(jié)果獲得的物理含義就是：哪一個值最小，說明土壤圖片的顏色與該比色卡的顏色越接近，那么就可以將該比色卡代表的顏色確定為所需識別的土壤顏色。
下面是具體的實施例：
首先，在相機參數(shù)為50mm定焦鏡頭、f/3.5光圈1/40秒曝光、ISO感光度400和室內(nèi)日光燈條件下，將munsell比色卡上的所有顏色比色卡拍成照片，并上傳到電腦的土壤標準比色卡圖片庫中。然后，在相同的條件下(50mm定焦鏡頭、f/3.5光圈1/40秒曝光、ISO感光度400、室內(nèi)日光燈)拍攝土樣照片并上傳到電腦的所需識別的土壤圖片庫中。最后，使用數(shù)據(jù)處理軟件即可得到識別結(jié)果。
本實施例的計算過程如下：
(1)計算機讀取所需識別的土壤圖片，并計算其平均RGB值：
(2)計算機讀取所有標準比色卡圖片，并計算其RGB均值；
(3)計算機計算所需識別的土壤圖片的RGB值與所有標準比色卡圖片的RGB值的距離，并給出結(jié)果，最后找到最接近的一張比色卡圖片，就是該土壤的顏色。