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基于计算机视觉定量化评价斜纹夜蛾幼虫体色与环境的关系

龚碧涯  
【摘要】:由于生物进化和自然选择的原因,昆虫体色可随环境条件而逐渐变化,这有利于昆虫躲避敌害、捕食食物、抵抗环境压力。传统研究依靠人眼主观地将昆虫体色分为若干颜色类型,难以表达昆虫体色的连续变化过程。 针对斜纹夜蛾幼虫的体色问题,本文引入计算机视觉技术这一概念,通过使用数码相机代替人眼观察样本颜色,探讨了数码相机拍照所需的最佳环境,由此得到斜纹夜蛾幼虫的电子照片以及体色数值,研究斜纹夜蛾幼虫体色随日龄的变化规律,及光照强度、光周期、温度及密度对其体色变化的影响。 1、探索数码相机拍照环境对电子照片质量的影响。结果表明:在亮度的取值范围内,照片的色彩准确性与颜色样本的亮度(L)值呈正相关,图像处理可以显著增加照片的准确性(△L从15.6减小至6.1,△a从6.8减小至1.5,△b从5.2减小至2.0,△E从23.7减小至13.8)。本实验结果表明,采用两侧光源的方式和14cm的物距得到的照片色彩准确度最高。 2、探索斜纹夜蛾幼虫体色随日龄变化的规律。结果表明,随着日龄的增加,其体色的明亮程度逐渐减小,而复杂程度则逐渐增高,日龄对其体色纯度指数的影响较小,但总体是减小的。色泽从开始的绿色占主导逐渐转变为红色占主导,不同日龄间主观色各颜色指标(明度值、明度变异系数、体色纯度指数、归一化RGB值(注RGB分别表示红绿蓝,下同),下同)都差异显著(p0.01)。 3、光照强度对斜纹夜蛾幼虫各体色指标都有影响显著(p0.01)。随着光照强度的增加,其明亮程度和体色纯度指数显著增加,明度变异系数和RGB色差则减少。但当光照度达到1000lux以后,斜纹夜蛾幼虫体色的各颜色指标受光照强度影响不显著(p0.05)。 4、光周期对斜纹夜蛾幼虫各体色指标都有显著影响(p0.01)。随光照时间的增加,其明亮程度、体色纯度指数逐渐增加。当每日光照时间上升至24h时,其体色反而加深,体色纯度指数较低。本实验中光照18h得到的体色最浅、体色纯度指数最高。 5、温度对斜纹夜蛾幼虫体色的明亮程度、体色纯度指数有显著影响(p0.01),但不会影响斜纹夜蛾幼虫的体色的复杂程度(p0.05)。随着温度的升高,斜纹夜蛾幼虫体色明亮程度升高、体色纯度指数也逐渐升高,但当温度达到30℃时斜纹夜蛾幼虫的体色明度值将不再上升。在本实验处理中,25℃时,斜纹夜蛾幼虫体色的体色纯度指数最高。 6、密度对斜纹夜蛾幼虫各体色指标都有显著影响(p0.01)。随着饲养密度的增加,其明亮程度、体色纯度指数逐渐降低,体色复杂程度逐渐增加。


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