[發明專利]基于圖像的玉米果穗性狀指標計算方法

有效

• 申請號: 201210572760.0
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN103093456A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 杜建軍;郭新宇;王傳宇;肖伯祥;吳升
• 申請（專利權）人: 北京農業信息技術研究中心
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/40;G01N21/84;G01B11/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，特別涉及一種玉米果穗性狀指標的計算方法。

背景技術

玉米果穗的農藝性狀是科研與生產中的常規測量項目，對玉米產量存在不同程度的影響。為了充分了解果穗數量性狀對產量的影響程度，明確各項性狀指標對產量的構成作用，需要對大量果穗樣本進行準確測量。目前，對于玉米果穗的穗粒數、行粒數、穗行數和禿尖長度等性狀指標，一般采用人工測量和統計方法獲取，過程繁瑣、誤差較大，尤其是行粒數和穗行數等具有統計學意義的指標，其測量結果易受測量人員的經驗影響。

基于圖像進行精準化玉米果穗考種，是一種融合計算機視覺技術和計算機圖像處理技術對玉米果穗進行檢測和分析，進而快速獲取果穗性狀特征數據的技術手段。基于果穗圖像的考種方法簡單直觀、方便快捷，可以大大降低人力成本，提高玉米考種效率，推進玉米考種作業流程的精準化、標準化，實現考種流程的可管理、可追溯和可視化。現有的基于圖像計算玉米果穗的性狀特征參數的方法主要是針對單一性狀指標，在實現方法上缺少統一、一體化的解決方案。如《計數玉米穗行數的機器視覺研究》（韓仲志等，玉米科學，2010）利用機器視覺方法自動檢測穗行數指標，通過采集玉米果穗橫斷面圖像計算玉米果穗的穗行數分布特征，該方法的缺點在于需要對果穗進行破壞性取樣，破壞了寶貴樣本并影響到其他果穗性狀參數的測定。

隨著計算機和信息技術在農業領域的廣泛應用，基于圖像處理技術的玉米果穗自動化考種已成為一種趨勢。目前，對于玉米果穗的重要性狀指標，包括穗粒數、穗行數、行粒數和禿尖率等，仍沒有一套完整的計算方法。現有的基于圖像的玉米果穗性狀計算方法，往往是針對單一指標進行，缺少能夠同時計算得到穗粒數、穗行數、行粒數和禿尖率等性狀指標的一體化解決方案。

發明內容

（一）所要解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種基于圖像的玉米果穗性狀指標計算方法，以解決現有的果穗性狀指標計算方法單一、僅針對其中某項指標進行計算、取樣方法存在破壞性的問題。

（二）技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提出了一種基于圖像的玉米果穗性狀指標計算方法，所述方法包括以下步驟：

S1、通過每隔90度拍攝一張圖像的方式，獲取玉米果穗的彩色圖像CI_i，且i=1,2,3,4，

將所述彩色圖像CI_i轉化為灰度圖像SI_i，并將所述灰度圖像SI_i轉化為僅包含玉米果穗的二值圖像BI_i；

S2、分別對所述彩色圖像CI_i、所述灰度圖像SI_i以及所述二值圖像BI_i進行軸向畸變校正和徑向畸變校正，得到校正后的彩色圖像CI2_i、校正后的灰度圖像HI_i以及校正后的二值圖像BI2_i；

S3、對所述灰度圖像HI_i進行分割，得到僅包含玉米籽粒的二值圖像BI3_i，

將所述二值圖像BI3_i進行拼接，得到籽粒全景圖BI4，所述籽粒全景圖BI4包括所述玉米果穗三維表面上的所有籽粒；

S4、對所述二值圖像BI3_i進行形態學運算，計算出所述玉米果穗的禿尖區域，并計算出所述玉米果穗的禿尖長度，

根據所述二值圖像BI3_i，計算出所述玉米果穗的行粒數，

根據所述籽粒全景圖BI4，計算出所述玉米果穗的穗行數。

可選的，步驟S1中，將所述灰度圖像SI_i轉化為僅包含玉米果穗的二值圖像BI_i具體包括：

確定所述灰度圖像SI_i中玉米果穗與背景的邊界像素強度并對所述灰度圖像SI_i進行二值化，使用膨脹運算填充圖像孔洞，使用腐蝕操作刪除圖像中的孤島并恢復玉米果穗的邊界，從而獲得所述二值圖像BI_i。

可選的，步驟S2中，所述軸向畸變校正和所述徑向畸變校正具體包括：