3. ANYAG ÉS MÓDSZER
3.3. A digitális elemzési módszerek bemutatása
A kísérletek kiértékelése során több digitális vizsgálatot is alkalmaztam, mint például a hisztogram alapú szín-megkülönböztetést és a digitális levélterület-mérést.
3.3.1. A levélszín alapú összehasonlítási módszer bemutatása
Mind a növény-elkülönítési, mind a tápanyag-ellátottsági vizsgálatnál a hisztogram medián értékének meghatározása hasonlóképp zajlott. A képek készítéséhez Hewlett-Packard Scanjet 4670 c szkennert választottam. Ennek a típusnak nagy előnye, hogy az olvasófeje levehető és bármilyen síkfelületre helyezhető. Az eszköz további pozitívuma, hogy a megvilágítás a beolvasás során változatlan, tehát a levelek színe objektíven összehasonlítható.
A vizsgálandó leveleket fehér lapra helyeztem, majd a szkenner segítségével beolvastam őket.
A képek 1701*2340 felbontásban, 24 bit színmélységgel készültek, így egy kép mérete 11,39 Mbyte lett. A képek készítését és kezelését Irfanview 4.00 programmal végeztem. A felvételeket a lehető leggyorsabban készítettem el a levelek szárról történő leválasztása után, hogy elkerüljem a fonnyadás hatására végbemenő színváltozásokat.
A feldolgozáshoz és a hisztogram-vizsgálatokhoz Adobe Photoshop CS3 professzionális képfeldolgozó szoftvert használtam.
A szkennelt képeket első lépésben megnyitottam a Photoshoppal. Kijelöltem a leveleket a
„Magic Wand” eszközzel, melynek a toleranciáját fokozatosan változtattam. Következő lépésben kiválasztottam a „Histogram” ablakot, amin a program feltünteti a medián értéket is, sok más egyéb adat mellett (8. kép). Ezeket egy táblázatban feljegyeztem az Excelben.
Később a SzD 5% érték kiszámolása után készítettem egy táblázatot, amin bejelöltem, hogy igazolható e 2 kultúra vagy két kezelés mediánja között statisztikailag az eltérés.
8. kép: A bablevél szkennelt képének a hisztogramja
3.3.2. A digitális levélterület-mérési módszer bemutatása A képek készítése
A fényképeket 2008. június 17. és július 8. között készítettem. Elkészítésükhöz Canon EOS 10D, 1D Mark III digitális tükörreflexes fényképezőgépet, valamint Sony Ericsson K750i mobiltelefont, a szkenneléshez Hewlett-Packard Scanjet 4670c szkennert használtam. A fényképeket 3072*2048 pixel (Canon EOS 10D), 3888*2592 pixel (Canon EOS 1D Mark III), 1632*1224 pixel (Sony Ericsson K750i), míg a szkennerrel készített képeket 1701*2340 felbontásban készítettem laboratóriumi körülmények között. A bemozdulás elkerülése érdekében a fényképezőgépet makroállványon rögzítettem. Mesterséges megvilágítást használtam, melyet szintén az állványon rögzítettem. A növények alá fénymásolópapírt helyeztem, hogy a háttérfelület homogén legyen.
A fényképek elkészítése után beszkenneltem a levélmintákat. A használt szkenner letapogató része levehető, mely nagymértékben megkönnyítette a munkámat. További előnye, hogy a mintákat elmozdulás nélkül lehet leszorítani a vizsgálat során, ami nagymértékben javítja az eljárás pontosságát. Ráhelyeztem a tárgyasztalra a mintákat leszorítva az olvasórészt és az IrfanView program Batch scanning menüpontjával elvégeztem a beolvasást. A minta pontos azonosításához szükséges fájlnévvel együtt a felbontást is itt állítottam be. Az eszközöket,
USB porton keresztül kapcsoltam a számítógéphez. A képek elemzését az Adobe Photoshop CS3 példáján mutatom be, de a módszer bármely képfeldolgozó szoftverrel hasonlóképpen használható.
A képek elemzése
Referencia-képként azonos beállítások mellett milliméterpapír-lapokat is bedigitalizáltam.
Megnyitottam a képet, kijelöltem a vízszintesen és függőlegesen egy-egy részt a lapból, majd megszámoltam a hozzájuk tartozó pixeleket (9.
kép).
9. kép: A referencia értékek meghatározása
A milliméterpapír hosszából és a pixelek számából osztással meghatároztam, hogy egy pixel oldala hány cm-nek felel meg. A vízszintes és függőleges értékek közötti eltérés a fényképezőgépek és a szkenner CMOS, illetve CCD érzékelőjéből ered. Az értékek szorzatából megkaptam egy pixel területét cm2-ben. A referenciaérték kiszámítását többször megismételtem az
esetleges hibák
kiküszöböléséért.
10. kép: A körbevágott levelek
A kapott értékekkel ezután az egész vizsgálat alatt folyamatosan dolgozhattam, mert a kamera pozícióját és a használt lencsét nem változtattam meg. Az érzékelő méretének meghatározása elhagyható, ha pontosan ismert a képérzékelő fizikai mérete. A következő lépésben megnyitottam a leveleket tartalmazó felvételeket a programmal. Körbevágtam a leveleket, a lehető legpontosabban, ezzel is csökkentve a hiba lehetőséget (10. kép). Ezt követően a
„Median” szűrőt használtam 3-as értékkel. Ezzel csökkentettem a pontszerű zajokat, melyek befolyásolták volna a mérési eredményeket.
Kiválasztottam a „Threshold”
funkciót, melynek hatására a képeket két szintre vágtam, így a kép csak fekete és csak fehér képpontokat tartalmazott (11. kép).
11. kép: A két szintre vágás
A „csúszka” segítségével kiválasztottam azt az értéket, amelynél a levelek felületén a legkevesebb a fehér, és a háttérben legkevesebb a fekete pontok száma. Az értékek szinte teljesen kiegészítették egymást. A levélen a problémát többnyire az erek kidomborodása okozta.
12. kép: A Hisztogram használata
A nem teljesen befedett pontokat a „Pencil Tool” eszköz segítségével kijavítottam. Ezután elmentettem a képet. Mentés után a „Histogram” menüpont segítségével megszámoltam a
fekete képpontok számát (12. kép). Ezt az értéket megszoroztam a korábban már kiszámolt referencia XY értékkel, így megkaptam a levelek területét cm2-ben.
3.2.3. A leveleken lévő foltok vizsgálata
13-14. kép: A foltos levél és a folt két szintre vágott képe
Digitális képfeldolgozási módszerekkel vizsgáltam a beteg, félig elszáradt levelek sérült területének meghatározását is. Megadható a sérült terület nagysága abszolút és százalékos értékben is. Az elemzés módszere a „Medián” szűrő használatáig megegyezik a normál levélterület-mérési eljárással. Ezt követően a vizsgálni kívánt levélrészeket a „Magic Wand”
eszközzel (a kép azonos színű területeit lehet megadni vele) kell kijelölni, majd feketével kitölteni (13-14. kép). Ettől a lépéstől az egészséges levelekével megegyező a vizsgálat, de ebben az esetben az eredmény csak a vizsgálni kívánt foltra vonatkozik.