[發(fā)明專利]一種擬南芥表型檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310456194.1
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103593840B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張俊梅;田野;柯秋紅;聶鳳梅
• 申請（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種擬南芥表型檢測方法，包括以下步驟：

S1.在擬南芥的種植盆中，放置標定板，利用相機采集擬南芥的RGB圖像；

S2.對采集后的圖像進行預(yù)處理，實現(xiàn)圖像的自動校正和標定，其中圖像校正是為了校正圖像的畸變，圖像標定是為了獲得單位像素的真實尺寸；

步驟S2包括定位黑白棋盤格、角點檢測、圖像校正和圖像標定；

所述定位黑白棋盤格包括以下步驟：根據(jù)藍色的RGB特征，提取藍色邊框；對圖像的內(nèi)部進行孔洞填充，再減去原來的藍色邊框圖像，得到新圖像；對新圖像進行開運算，去除噪點；再進行閉運算，連接斷點，得到黑白棋盤格的區(qū)域；

所述角點檢測包括以下步驟：計算黑白棋盤格區(qū)域中的每一個點的水平方向和垂直方向上的一階導(dǎo)數(shù)，得到三幅新圖像：水平一階導(dǎo)數(shù)的平方，垂直一階導(dǎo)數(shù)的平方和兩個一階導(dǎo)數(shù)的乘積；用高斯濾波對三幅圖像進行濾波，去除噪聲；由上述三幅圖像組成相關(guān)矩陣，計算準則函數(shù)，判斷其中的像素點是否為角點；

所述圖像校正和圖像標定包括以下步驟：通過角點檢測得到棋盤格的每個正方形的頂點在圖像中坐標，并根據(jù)其在真實世界中的空間位置關(guān)系，得到二者的變換矩陣；求取變換矩陣的逆，作用于圖像，實現(xiàn)圖像校正；通過角點坐標得到黑白棋盤格的總像素個數(shù)，并根據(jù)它的真實尺寸，得到單位像素的真實尺寸；

S3.對預(yù)處理后的圖像進行分割，將擬南芥與背景分割，從圖像中提取出來；

步驟S3包括圖像初分割和去除噪點；

所述圖像初分割包括以下步驟：對每個像素的RGB值進行歸一化獲得rgb，提取3g-2.4r-b的色差圖，用0作為閾值對圖像進行二值化；將結(jié)果減去原來檢測出的藍色邊框區(qū)域，判斷所獲前景區(qū)域像素的G的灰度值是否大于50，若是，則保留，否則去除；提取前景連通區(qū)域中的具有最多像素的區(qū)域，即為植物區(qū)域；

所述去除噪點包括以下步驟：對所得圖像進行開運算，得到新的圖像，其將只保留大葉片區(qū)域和植物的中心區(qū)域，而去除圖像中的細節(jié)部分，包括植物的莖和葉片周圍的噪點；對去除的細節(jié)部分的各個連通區(qū)域計算其像素個數(shù)，像素個數(shù)小于12的直接去除，像素個數(shù)大于等于12的連通區(qū)域，分別單獨與開運算得到的新圖像疊加，再計算疊加后圖像中的區(qū)域個數(shù)，如果區(qū)域個數(shù)減少，說明該連通區(qū)域是莖，必須保留，否則，如果疊加后圖像中的區(qū)域個數(shù)增加或者不變，則說明該連通區(qū)域是葉片周圍的噪點，必須去除；判斷完所有的細節(jié)部分后，將保留的所有連通區(qū)域全部與開運算得到的新圖像疊加，得到最終的植物區(qū)域；

S4.分割出擬南芥圖像之后，提取擬南芥的表型參數(shù)用這些參數(shù)描述擬南芥的生長過程；其中擬南芥表型參數(shù)是擬南芥植物總面積、擬南芥葉片個數(shù)以及擬南芥對稱性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擬南芥表型檢測方法，其中所述擬南芥植物總面積是通過圖像分割步驟，得到植物區(qū)域的像素點的個數(shù)；將像素個數(shù)與S2中的圖像標定步驟得到的單位像素的真實面積相乘，得到植物區(qū)域的真實總面積。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擬南芥表型檢測方法，其中所述擬南芥葉片個數(shù)通過對植物區(qū)域進行填充，通過輪廓查找算法，提取植物的外輪廓點；計算每個外輪廓點到植物區(qū)域中心點的距離，從而將2維(2D)圖像變成1維(1D)信號；對1D信號進行Haar小波分解，查找第4層小波系數(shù)的正過零點，即某個點的前一個點小于0而后一個點大于0，這些正過零點表示的是此1D信號的局部最大值；對于單個葉片而言，其葉片尖點距離植物區(qū)域的中心點最遠，即1D信號的局部最大值是每個葉片的尖點；故通過查找1D信號的局部最大值就可獲得植物的葉片個數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擬南芥表型檢測方法，其中所述擬南芥對稱性通過提取植物區(qū)域的橫坐標和縱坐標，通過計算其各自的方差和協(xié)方差，得到其協(xié)方差矩陣，計算該協(xié)方差矩陣的特征向量，得到植物區(qū)域的兩個主軸方向；將植物區(qū)域沿著這兩個主軸分別進行翻轉(zhuǎn)，將翻轉(zhuǎn)得到的兩個圖像與原圖像進行疊加，計算重疊的植物區(qū)域的像素個數(shù)；將兩個重疊的像素個數(shù)分別與植物區(qū)域的總像素個數(shù)相比，得到兩個方向的對稱性。