全 文 ：园 艺 学 报 2010，37（11）：1811–1817
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期：2010–03–15；修回日期：2010–10–18
基金项目：农业部行业科技项目（nyhzx07-024)；山东省农转基金项目
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：guanshangguoshu@163.com）
观赏海棠叶、果、花色彩的数字化描述
李 欣，沈 向*，张鲜鲜，赵 静
（山东农业大学园艺科学与工程学院，作物生物学国家重点实验室，山东泰安 271018）
摘 要：利用计算机信息技术处理数码图像，对观赏海棠（Malus sp.）主要观赏器官的颜色进行数字
化描述，从而更准确科学地描述其形态。采用 Photoshop CS3 软件对试材图像进行处理，分别提取叶片、
果实、花瓣及新梢的典型色域的 CMYK 模式参数，通过 C、M、Y、K 的百分比值确定其颜色。结果表
明，用 C、M、Y、K 的百分比值表现观赏海棠叶片、果实、花瓣和新梢幼叶的色彩，可以反映品种间差
异，从而为品种描述和新品种的选育指标提供新的数字化方法。
关键词：海棠；观赏海棠；色彩；数字化
中图分类号：S 685.99 文献标识码：A 文章编号：0513-353X（2010）11-1811-07

Digital Description of the Ornamental Crabapple’s Leaf， Fruit and Flower
Color
LI Xin，SHEN Xiang*，ZHANG Xian-xian，and ZHAO Jing
（College of Horticulture Science and Engineering，Shandong Agricultural University，State Key Laboratory of Crop
Biology，Tai’an，Shandong 271018，China）
Abstract：The computer information technology combined with digital images were used to describe
ornamental crabapple’s flower，fruit and leaf color，so as to describes the ornamental crabapple’s
characteristics more accurately and scientifically. We extracted pattern parameters of CMYK separately in
the typical color region from leaves，fruits，flowers and new shoot’s leaf using Photoshop CS3，then，
determined the color percentage of C，M，Y，K. The results indicated that the ornamental crabapple’s color
could be represented by the percentage of C，M，Y，K，and could be observed the differences between
existing varieties and new varieties easily. Digital technology was used to describe ornamental crabapple’s
leaf，fruit，flower and new shoot color，so as to provides a basis for breeding new varieties，through this
method we can restore the plant’s color scientifically and accurately，and reflect the differences between
varieties easily.
Key words：Malus sp.；ornamental crabapple；color；digital

海棠（Malus sp.）叶、果、花的形态和色彩是其重要的观赏特征（Dirr & Henser，1987；Fiala，
2003）。采用数字化技术对观赏海棠的形态、颜色进行描述，可以精准地确定叶、果、花的颜色，为
新品种选育和植物置景应用提供依据。传统的形态描述常常根据植物学上叶片、叶尖、叶基、叶缘、
花瓣、花萼等的形态分类来进行描述（王全喜 等，2004；金银根，2006），而叶色、花色、果色、

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新梢叶色只可通过比色卡进行描述，因此外界影响和主观影响均较大，准确性及通用性较低。近年
来随着科技的发展，数码技术已开始运用在植物形态的测定和描述上，如利用数码相机测定板栗果
实褐变（张京政 等，2008），利用数码相机测定果树叶面积（苑克俊 等，2006）等新方法。本研究
中利用数码图像和计算机信息处理技术，为观赏海棠的色彩描述确定一条科学便捷规范的技术路线。
1 材料与方法
1.1 试材的采集与拍摄
观赏海棠果园土壤为粘沙壤土，有良好的灌溉条件，管理水平较高。所取试样均为 6 年生品种
嫁接苗和开放授粉的海棠实生苗种系（因实生苗尚未定名，暂以株系编号表示）。于 2009 年 3 月 27
日采摘观赏海棠新梢，4 月 11 日采摘海棠花，5 月 17 日采摘叶片，6 月 20 日采摘果实。
为保证所测颜色具代表性，采摘时选择颜色较为均匀且具有代表性的叶片、新梢、花和果实。
所取试材为树体向阳面树高 2/3 处的长枝成熟叶片、花及果实，新梢幼叶为取自树冠顶部展叶 2 ~ 3
片的新梢叶。采摘叶片、果实、花及新梢的数量均为 30 个。采摘后立刻放入保鲜袋，置于冰盒中带
回室内，4 ℃保存，6 h 内完成拍摄。
在相同光源下用同一相机拍摄。相机机身为 Nikon D70s，镜头为 Sigma EX 105 mm F2.8 微距镜
头。机身设置：光圈优先，镜头光圈 F8，室内人工散射光源条件下采用中央重点测光，机顶灯照明，
+ 1.0EV 曝光补偿。人工光源即为 40 cm 亮棚套装，包括 40 cm 摄影棚，灯罩两只（带方向灯头，
可上下左右调节方向），38 W 5 400 K 专业摄影灯泡两只，20 ~ 45 cm 可调节灯架两只。
背景纸选用有方格的硫酸纸，每一方格均为 1 mm × 1 mm。
将采摘的试材放于背景纸中央，将新梢、叶片和花平展，果实尽量置于背景纸的方格内。
1.2 颜色的测定方法
利用计算机软件 Photoshop CS3 对颜色进行测定，并用 DPS v3.01 数据处理系统对测定结果进行
UPGMA 聚类分析和方差分析。
彩色图像模式依据不同的使用范围，分别有 RGB 模式、Lab 模式、CMYK 模式 3 种模式。CMYK
模式与 RGB 模式相反，RGB 模式是由光源产生颜色，而 CMYK 模式则是根据纸上油墨的吸收特性
来定义颜色。CMYK 模式中 C 代表青色，M 代表洋红色，Y 代表黄色，K 代表黑色，可以准确地用
数字来描述一种颜色的多少。每一个像素的每一种印刷油墨会被分配一个百分比值，更有利于植物
材料色彩的再现。CMYK 模式编辑能够避免色彩的损失，能使色彩固化、再现。RGB 模式尽管色
彩多，但不能完全再现出来。Lab 色彩模式是由照度（L）和有关色彩的 a、b 要素组成，它能定义
的色彩最多，但 a、b 是指颜色的比值，人们无法感官认识，不能准确地用数字表现出一种颜色的含
量。且 Lab 模式的测定方法须有特定仪器，而 CMYK 模式则大大扩展了其应用性。本研究中，选
用的彩色图像模式为 CMYK 模式（孙艳华，2008；谢志华，2009）。
1.3 图像颜色处理部位
1.3.1 叶片 打开 Photoshop CS3 的图像颜色处理，选取 CMYK 色彩模式。添加所选取的叶片到选
区，令纵轴在水平方向，若有偏差，可通过图像中的旋转画布调整任意角度。然后进行取样。打开
视图中的显示网格，通过标尺计算选取部位。然后用矩形选取工具选取叶片的中部（叶主脉的两侧），
从叶尖到叶基，用切割工具进行切割，切割面积约占叶片总面积的 1/3（图 1，A）。用标尺计算切
割的叶长，得出的长度乘以黄金分割点 0.618（从叶尖算起），从而得出待测色区域（图 1，B）。用
11 期 李 欣等：观赏海棠叶、果、花色彩的数字化描述 1813

吸取工具于待测色区域中进行选取，得出颜色的平均值，用 C、M、Y、K 的百分比值表示叶片的颜
色（图 1）。

图 1 观赏海棠叶片取样部位
Fig. 1 Sampling part of ornamental crabapple’s leaf
1.3.2 果实 与观赏海棠叶片取样方法相同，选取果实的中间部位，从花萼末端到果梗的前端切割，
切割的果实长度乘以 0.618（从花萼末端算起）即得待测色域。
1.3.3 新梢 与叶片取样方法相同，选取新梢叶片的中部（叶主脉的两侧），进行切割。用切割的
新梢叶长乘以 0.618（从叶尖算起），得待测色区域。
1.3.4 花 由于花瓣的颜色不均匀，所以从 3 个部位取样。选 1 个花瓣，选取花瓣的中部，从花瓣
边缘到花瓣基部切割，切割面积约占一个花瓣总面积的 1/3。从花瓣边缘、中部和基部 3 个部位取
样（图 2）。

图 2 观赏海棠花瓣取样部位
Fig. 2 Sampling part of ornamental crabapple’s petal
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2 结果与分析
2.1 不同观赏海棠品种和株系叶、果、花颜色的测定结果
由表 1 可知，在现有品种中，从新梢到成熟叶片的 C、M、Y、K 值，除‘雪球’和‘王族’外
均增大，这说明这 6 个品种从新梢到成熟叶片的颜色不断加深；‘雪球’和‘王族’的 C、M、Y、
K 值变化不大，说明它们的新梢和成熟叶片颜色变化不大。‘王族’的 M 与 K 值明显高于其他品种，
它的新梢和成熟叶片呈紫红色。由此可看出 M 与 K 值大小对于颜色的深浅起重要作用。再比较新
的株系，各株系从新梢到成熟叶片 C、Y、K 的比值均增加，M 比值降低，说明各株系颜色变深绿。
‘道格’、‘雪球’和‘火焰’果实的 M 和 K 值比值大大低于其他品种和株系，它们的果实颜
色呈绿色，而其他品种及株系的呈红色，可通过比较 M 和 K 值大小得出果实红色的深浅，如‘绚
丽’、‘王族’、‘粉芽’、‘垂丝海棠’、1379 及 2182 的果色深度高于其他品种和株系。

表 1 观赏海棠新梢、叶片和果实颜色测定结果
Table 1 The results of ornamental crabapple’s new shoot，leaf and fruit color
新梢 New shoot 叶片 Leaf 果实 Fruit 品种∕株系
Cv./Individual C M Y K C M Y K C M Y K
道格 Dolgo 76 ab 51 g 99 a 14 k 86 a 64 bc 100 a 50 f 57 e 27 j 84 b 1 j
绚丽 Raddiant 67 cd 76 b 75 e 41 h 84 ab 63 bcd 99 a 44 g 67 c 90 cd 61 gh 31 fg
雪球 Snowdrift 75 ab 53 fg 88 b 14 k 74 ef 50 ef 83 d 15 j 71 ab 42 i 97 a 8 h
火焰 Flame 74 b 47 h 97 a 9 l 84 ab 60 d 100 a 40 h 70 b 43 i 98 a 5 h
王族 Royalty 73 b 87 a 73 ef 56 e 71 g 75 a 73 e 68 ab 70 b 92 bc 72 f 53 b
粉芽 Pink Spire 62 efg 60 e 59 j 7 l 81 bc 62 cd 91 bc 39 h 61 d 84 fg 68 g 31 fg
草莓果冻
Strawberry Parifit
63 def 85 a 71 f 36 j 83 ab 50 ef 67 f 69 a 62 d 85 efg 79 cd 44 d
垂丝海棠
M. halliana
71 bc 55 f 98 a 17 k 85 a 66 b 99 a 52 ef 73 a 85 efg 76 de 55 b
1379 71 bc 76 b 79 d 48 fg 83 ab 65 bc 94 b 45 g 67 c 89 cde 73 ef 48 c
1408 59 fgh 69 d 67 g 71 bc 76 de 47 fg 100 a 51 ef 44 g 82 gh 51 k 31 fg
1409 58 gh 63 e 60 ij 44 gh 78 cd 46 g 100 a 52 ef 40 h 95 b 55 j 38 e
1453 57 h 70 d 65 gh 65 d 75 de 53 e 85 d 66 abc 49 f 79 h 49 k 32 fg
2164 56 h 62 e 65 gh 45 gh 78 cd 50 ef 90 bc 63 cd 62 d 79 h 42 l 30 g
2166 64 de 71 d 67 g 81 a 70 g 42 h 73 e 40 h 41 h 90 cd 58 ij 44 d
2176 55 h 70 d 60 ij 51 f 76 de 47 fg 100 a 54 e 46 g 89 cde 61 gh 62 a
2181 56 h 75 bc 63 gh 72 b 78 cd 50 ef 91 bc 62 d 33 h 99 a 64 h 33 f
2182 79 a 84 a 83 c 67 d 78 cd 60 d 75 e 24 h 62 d 93 bc 80 c 43 d
2184 63 def 72 cd 64 gh 68 cd 72 fg 53 e 87 cd 65 bcd 46 g 87 def 50 k 36 e
注：采用 Duncan’s 新复极差法进行数据分析，不同小写字母代表在 5%水平上显著差异。下同。
Note：Data were analysed by Duncan’s method. Different small letters mean significance of 5% level. The same below.

从表 2 整体来看，很多品种或品系的 K 为 0。K 和 M 值越小，花色越浅。‘道格’、‘雪球’、‘火
焰’、1408、1409 及 2184 花瓣边缘、中部和基部的 C、M、Y、K 值的变化不大，M 值都较小，K
值均为零，说明它们的花瓣颜色均匀，花色很浅，呈白色或近白色。‘绚丽’和‘王族’花瓣边缘、
中部和基部的 C、M、Y、K 值的变化也不大，但 M 值大，K 值较其他株系也大一些，这两个品种
花色较深，呈玫红色。‘粉芽’、‘草莓果冻’和 2176 花瓣边缘的 C、M、Y、K 值高于中部和基部，
说明它们的花瓣边缘颜色较深。而 1379、1453、2164 及 2181 花瓣的 C、M、Y、K 值从边缘、中部
到基部逐渐降低，说明它们的花瓣颜色不均匀。

11 期 李 欣等：观赏海棠叶、果、花色彩的数字化描述 1815

表 2 观赏海棠花瓣颜色测定结果
Table 2 The results of ornamental crabapple’s petal color
花瓣边缘 Petal edge 花瓣中部 Petal central 花瓣基部 Petal base 品种⁄株系
Cv./ Individual C M Y K C M Y K C M Y K
道格 Dolgo 38 hij 28 jk 25 gh 0 c 51 ab 40 h 38 cd 0 e 50 b 41 f 40 c 0 c
绚丽 Raddiant 50 bcd 93 b 55 b 5 b 49 bc 99 a 63 a 11 b 47 cd 87 a 49 b 5 b
雪球 Snowdrift 40 g 30 hij 26 fg 0 c 48 cd 38 h 35 d 0 e 53 a 42 f 42 c 0 c
火焰 Flame 42 fgh 33 h 29 f 0 c 41 e 32 j 30 e 0 e 46 de 36 gh 36 d 0 c
王族 Royalty 47 cdef 93 b 59 a 5 b 53 a 96 b 65 a 18 a 55 a 89 a 55 a 11 a
粉芽 Pink Spire 49 bcde 57 f 35 e 0 c 47 cd 46 g 28 ef 0 e 35 gh 38 fg 18 j 0 c
草莓果冻
Strawberry Parifit
44 efg 79 d 33 e 1 c 40 e 49 f 25 fg 0 e 40 f 50 e 24 gh 0 c
垂丝海棠
M. halliana
59 a 88 c 50 c 7 a 46 d 67 e 27 ef 0 e 40 f 55 d 24 gh 2 c
1379 45 defg 98 a 55 b 4 b 42 e 94 b 45 b 2 d 28 j 79 b 20 ij 0 c
1408 38 hij 32 h 28 fg 0 c 37 f 31 j 26 f 0 e 41 f 34 g 29 ef 0 c
1409 33 jk 26 k 23 h 0 c 47 cd 40 h 35 d 0 e 37 g 32 hi 24 gh 0 c
1453 42 fgh 86 c 34 e 1 c 48 cd 89 c 47 b 4 c 49 bc 85 a 40 c 1 c
2164 51 bc 93 b 48 c 4 b 46 d 90 c 38 cd 1 de 37 g 79 b 20 ij 1 c
2166 13 l 9 l 9 j 0 c 20 h 15 l 14 h 0 e 28 j 25 j 24 gh 0 c
2176 36 ij 41 g 27 fg 0 c 31 g 35 h 22 g 0 e 33 hi 42 f 27 fg 0 c
2181 54 b 75 e 40 d 1 c 53 a 66 e 40 c 0 e 46 de 68 c 31 e 0 c
2182 45 defg 81 d 34 e 0 c 48 cd 80 d 41 c 1 de 44 e 67 c 32 e 0 c
2184 30 k 33 h 20 h 0 c 31 g 28 k 22 g 0 e 31 hi 30 ij 21 ij 0 c
2.2 观赏海棠聚类分析
采用表 2 所示测定数据对观赏海棠花色聚进行类分析，结果（图 3）显示，8 个现有品种与 10
个株系在分类距离 30.70 处可分为 6 个类群。
第一类群包含‘道格’、‘雪球’、‘火焰’、1408、1409 和 2184，这一类的花色为白色，称为全
白类。
第二类群包含‘绚丽’和‘王族’，按照传统习惯称玫红类。
第三类群包含‘粉芽’、‘草莓果冻’和 2176，此类群花瓣边缘颜色深红，中部和基部颜色浅，
称之为缘红类。
第四类群包含 1379、2164、1453、2182 和 2181，此类群花瓣颜色不均匀，有红色斑点，称为
斑红类。
第五类群的垂丝海棠与第六类群的 2166 花色较特殊，在观赏海棠中不占主流，相对较少，因此
可合为一个类群，称为特殊花色类。
结合观赏海棠果色的聚类分析结果（图 4）及表 1 中果实所测数据，将 8 个现有品种和 10 个株
系在分类距离 19.65 处分 4 个类群。第一类群只有‘道格’，它的果实颜色为黄绿色，且上面有白色
斑点。第二类群包括‘雪球’和‘火焰’，它们果色为绿色，无斑点。第三类群包括‘绚丽’、‘粉芽’、
‘王族’、‘垂丝海棠’、‘草莓果冻’、1379 及 2182，这一类群果色深，为紫红色。第四类群包括 1408、
1453、2184、1409、2166、2181、2164 及 2176，这一类群果色浅，橙红色，且果色不均匀。
采用相同聚类方法，将 18 个品种和株系的叶片色聚类分析，在分类距离 17.19 处可分为 5 个类
群。第一类群包括‘道格’、‘绚丽’、‘火焰’、‘粉芽’、‘垂丝海棠’及 1379，它们的叶色为深绿色。
第二类群包括 1408、1409、2176、1453、2184、2164、2181 及 2166，它们叶色较浅，嫩绿色。第
三类群有‘雪球’和 2182，它们叶色较亮，草绿色。第四类群是‘王族’，叶色深绿中透紫红色。
第五类群为‘草莓果冻’，叶色墨绿。
新梢在分类距离 17.71 处分 4 个类群。第一类群包括‘道格’、‘雪球’和‘火焰’，这类新梢色
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图 3 观赏海棠花色的聚类分析
1：道格；2：雪球；3：火焰；4：1408；5：1409；6：2184；
7：绚丽；8：王族；9：粉芽；10：草莓果冻；11：2176；
12：1379；13：2164；14：1453；15：2182；
16：2181；17：垂丝海棠；18：2166。
Fig. 3 UPGMA cluster of ornamental crabapple’s petal color
1：M.‘Dolgo’；2：M.‘Snowdrift’；3：M.‘Flame’；4：1408；
5：1409；6：2184；7：M.‘Raddiant’；8：M.‘Royalty’；
9：M.‘Pink Spire’；10：M.‘Strawberry Parifit’；
11：2176；12：1379；13：2164；14：1453；
15：2182；16：2181；17：M. halliana；
18：2166.
图 4 观赏海棠果色的聚类分析
1：道格；2：雪球；3：火焰；4：绚丽；5：粉芽；
6：王族；7：1379；8：垂丝海棠；9：草莓果冻；
10：2182；11：1408；12：1453；13：2184；
14：1409；15：2166；16：2181；
17：2164；18：2176。
Fig. 4 UPGMA cluster of ornamental crabapple’s fruit color
1：M.‘Dolgo’；2：M.‘Snowdrift’；3：M.‘Flame’；4：M .‘Raddiant’；
5：M.‘Pink Spire’；6：M.‘Royalty’；7：1379；8：M. halliana；
9：M.‘Strawberry Parifit’；10：2182；11：1408；
12：1453；13：2184；14：1409；15：2166；
16：2181；17：2164；18：2176.
浅，黄绿色。第二类群包括‘绚丽’、‘王族’、‘草莓果冻’、‘垂丝海棠’、1379、2182、2164、1453
及 2181，它们的新梢色为深紫红色。第三类群有 1408、1409、2166、2176 及 2184，这一类群的新
梢颜色不均匀，呈青红色。第四类群是‘粉芽’，它的新梢色呈橘红色。
比较聚类分析结果和 CMYK 值可知，分成的类群与数字的分类是一致的，聚类分析结果与观赏
海棠颜色测定结果相辅相成。这种数字分类和形态的一致性，充分说明采用 CMYK 值标定它们的色
彩是完全准确的。

3 讨论
观赏植物的色彩描述一直是困扰园艺工作者的难题。前人对于观赏植物的色彩描述，常常将叶
片、果实和花色与比色卡进行对比，受外界环境影响较大，同时还受人为主观影响，且色卡分得越
细，这种主观影响就越大（王昆 等，2005）。由于色卡的制定者不同，不同的色卡产生不同的色彩
表述，更易混淆，更难把握。观赏海棠每一个品种的花、叶、果实、新梢，颜色各不相同，不准确
的描述会让人很难正确的了解某一品种。研究者、应用者如无法正确获得色彩的准确概念，就会对
观赏海棠的研究和应用带来限制。
通过 C、M、Y、K 的百分比值，可以很容易的观察出现有品种与新品种的差异。比较 1379 与
现有品种的花瓣色彩可看出，1379 花瓣边缘色彩 C、M、Y、K 的百分比值较现有品种来说较高，
说明其色彩更加鲜艳，且 M 的百分比值最高，其中 1379 花瓣边缘色彩中洋红色占 98%。再比较 1379
花瓣不同部位的色彩，花瓣基部色彩比值较花瓣边缘和中部低，说明 1379 花瓣基部色彩较淡，全面
11 期 李 欣等：观赏海棠叶、果、花色彩的数字化描述 1817

反映了花瓣色彩的变化。不仅如此，如果需要可以采用任意一种输出工具，如打印机、印刷机简便、
精准的把色彩还原出来，体现了这种色彩界定方法高度的一致性、可移植性和可还原性。
为进一步减少误差与主观因素，本试验中，均采摘海棠树同一部位的叶片、果实和花（观赏海
棠向阳面树高 2/3 的果实、花及长枝成熟叶片），试材的采摘数量均为 30，且对这 30 个样本都进行
了测定，测出它们每个样的 C、M、Y、K 值再取这 30 个样的平均值。在拍照时，为提高精度，采
取固定的器材，固定的光源。测定取样时，选取叶片、果实、新梢叶片的中部切割，约占总面积的
1/3。通过用标尺准确计算所切割试材的长度，乘以黄金分割点计算出待测色区域。测定颜色时，用
吸取工具在待测色区域测定，通过 101 × 101 像素平均即得出 C、M、Y、K 的百分比值。最后进行
聚类分析，聚类分析体现了色彩分类的准确性，从而证明了数字化色彩的可行性。
本研究中，用数字来描述观赏海棠叶果花色彩，可广泛应用与不同植物色彩的测定，且不以位
置的转移而产生误差，带来测定上的不方便，它可以更为科学、准确地还原植物颜色，对观赏海棠
的育种和园林设计应用都具有重要的参考价值。

References
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