叶面积是研究作物生长发育规律、群体光合效能和制定作物栽培措施的重要参数,被广泛应用于农业生产和园艺作物栽培管理中。因此快速、准确实现植物叶面积的无损测量具有重要意义。本研究针对现有基于数字图像处理的叶面积测量方法的不足,提出了两种改进的叶面积测量方法,并在Android智能手机端实现。主要研究内容及成果如下:1、自然背景下叶片和参照物分割算法研究。经过大量不同光照、不同背景下的分割统计试验,选定使用YCbCr颜色空间色度通道对叶片和参照物进行阈值分割,经过一系列后处理滤波后能准确分割出叶片和参照物。2、针对现有基于方框几何校正的叶面积测量方法中方框顶点检测不稳定的问题,提出基于红色圆顶点方框几何校正的叶面积测量方法。试验结果表明:此方法能够在复杂场景下快速定位方框四个顶点,椭圆形虚拟叶片测量误差小于1.8%,真实叶片测量误差小于3%。3、针对使用智能手机测量叶面积时很难保证主光轴和叶平面垂直导致测量精度下降的问题,提出了基于智能手机方位传感器的叶面积测量方法。在针孔相机模型基础上推导出的夹角误差模型是此方法的内核。使用虚拟叶片和真实叶片进行试验的结果表明,此方法能有效提升叶片和手机平面存在夹角时的叶面积测量结果。此外,夹角误差模型能够给出提升叶面积测量精度的有效指导,如在叶片和参照物能够精确分割的前提下,减小叶片和参照物的中心距离、增大拍照高度和减小拍照倾斜角度都可以提升测量精度。两种叶面积测量方法在华为H30-L01和红米NOTE3 Android智能手机上运行时间均小于0.5s,有良好的运行稳定性和低重复性测量误差等优点,能够实现单叶片活体测量、多叶片有损测量和幼苗期整株植物叶片面积粗略测量的功能,可以在农业生产和园艺栽培中推广使用。