[發明專利]基于圖像處理的植物愈傷組織繁殖量在線觀測方法及系統

有效

• 申請號: 201010147804.6
• 申請日: 2010-04-16
• 公開（公告）號: CN101799427A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 鄭恩讓;高飛;齊香君;張玲
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G06F7/40
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

技術領域

本發明屬于植物學觀測領域，涉及一種植物愈傷組織繁殖量的觀 測，尤其是一種基于圖像處理的植物愈傷組織繁殖量的在線觀測方法

背景技術

在植物學領域中，愈傷組織可幫助傷口愈合，在嫁接中，可促使 砧木與接穗愈合，并由新生的維管組織使砧木和接穗溝通；在扦插 中，從傷口愈傷組織可分化出不定根或不定芽，進而形成完整植株。 因此對愈傷組織的研究具有重要的意義。

在植物組培研究中，定量檢測愈傷組織的增殖量是一相重要內容。 目前，對植物愈傷組織增殖量的檢測，主要利用重量法，即在不同的培 養時間，取出愈傷組織，對其進行稱重處理，記錄其生長量。這種觀 測方法由于多次接觸樣品，易造成污染，且所測數據的準確性較低， 試驗工作量大，操作也比較繁瑣，難以達到研究工作的要求。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種基于圖像處 理法的植物愈傷組織繁殖量在線觀測方法，該方法通過對愈傷組織進行 圖像監測，采用圖像處理的方式計算愈傷組織的繁殖量，從而使其具有 測量的非接觸性、連續性、速度快的優點。

本發明的目的是通過以下技術方案來解決的：

這種基于圖像處理法的植物愈傷組織繁殖量在線觀測方法，包括以 下步驟：

第一、用CCD成像設備對被觀測對象所在區域進行成像，將獲取 的圖像通過圖像采集卡輸入計算機，獲取原始圖像；

第二、對原始圖像進行濾波降噪處理，同時調整亮度和對比度，得 到處理后圖像；

第三、將以上處理后圖像中被觀測對象的邊界與背景區分開，得到 被觀測對象的圖像；

第四、利用矢量分析法對上述得到的被觀測對象的圖像中植物愈傷 組織區域進行邊界跟蹤；

第五、當邊界跟蹤完成后進行植物愈傷組織區域的面積和厚度計 算；

第六、重復以上步驟一至步驟五，根據處理所得到的面積及厚度值， 以面積為縱軸，時間為橫軸，厚度值為縱軸，繪制植物愈傷組織的生長 曲線。

進一步：以上步驟三中：采用差分的方法對處理后圖像進行二值法 處理從而將被觀測對象的邊界與背景區分開。

進一步：以上步驟四中，利用矢量分析法對被觀測對象的圖像中植 物愈傷組織區域進行邊界跟蹤，具體為：給邊界點標號并記錄邊界點矢 量值；邊界標號按逆時針方向重新排序；按排序將邊界點根矢量值由小 到大逐點判斷當前邊界點右側像素是否滿足邊界點內點的條件，若滿足 則計算邊界內像素，若不滿足則繼續判斷下一個邊界點；判斷是否所有 邊界點都判斷完，若全部判斷完，則邊界跟蹤完成，進行下一步，否則繼 續判斷。

以上步驟五中，進行植物愈傷組織區域的面積和厚度計算時，面積 計算公式為：D＝ε*N，

其中，D為被測對象的實際面積；N＝B/2+I為測得的被測對象物 體的像元數；ε＝S/M為系統的像素當量，B為物體的邊界像素數，I為 物體邊界內像素總數，S為標定物體的幾何參數，M為測得的標定物體的 像元數；

厚度計算公式為：H＝ε×n，H為植物愈傷組織區域的厚度，n是被 測對象厚度方向的像素點數。

本發明還提供一種基于上述觀測方法的觀測系統，包括圖像采集 卡、CCD成像設備和計算機，另外還包括有一密閉的培養容器，所述培 養容器內設有兩臺CCD成像設備，兩臺CCD成像設備分別設于培養器 的頂部和側部，所述圖像采集卡的輸入端與分別于兩臺CCD成像設備 的輸出端連接，所述圖像采集卡的輸出端與計算機連接。

上述培養容器內設有被觀測對象。

本發明采用基于圖像處理法觀測植物愈傷組織的生長繁殖情況，該 觀測方法通過電子光學系統對被測物的進行CCD成像，并將CCD成像設 備輸出的圖像送往計算機進行圖像處理，計算機通過圖像監測來計算植 物愈傷組織的繁殖量，以達到觀測的目的。該方法能夠實現在非接觸環 境中及無人監控下對植物細胞的生長進行觀測，具有高效率、非接觸、 便于應用的特點。

附圖說明

圖1為本發明所涉及的觀測系統結構示意圖。

其中：1為培養容器；2為觀測對象；3、4為CCD成像設備；5為 圖像采集卡；6為計算機。

具體實施方式

本發明基于圖像處理的植物愈傷組織繁殖量在線觀測方法，具體包 括以下六個步驟：