[發明專利]一種水稻結實率測算方法

有效

• 申請號: 201410536700.2
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN104268890A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 孫成明;劉濤;郭文善;朱新開;武威
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06K9/66;G06F19/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 董旭東

技術領域

本發明涉及一種結實率測算方法，特別涉及一種水稻結實率測算方法。

背景技術

水稻結實率是以百分比表示水稻結實情況，是體現水稻灌漿結實的一項重要指標，是檢驗水稻種子質量和考種的重要指標。水稻結實率是影響產量的主要因素，是衡量水稻品種優劣和栽培措施是否得當的重要指標。所以，結實率也是水稻生產與實驗中主要測量對象。

通常，測量水稻結實率主要通過水漂法、風選法和人工主觀判斷等方法，其中：1）水漂法：將稻谷倒入容器中再加水，用玻璃棒攪拌2-3分鐘，靜置2-3分鐘，將浮于水面上的空秕粒和沉在底部的飽粒分別倒入2個網袋中曬干，最后人工計算飽滿籽粒和空秕粒的個數；2）風選法：利用吹風機將空秕粒吹進一個網袋，飽粒落入另一個網袋，然后人工計算飽滿籽粒和空秕粒的個數；3）人工判斷法：通過人工主觀方法判斷空癟粒，同時進行空秕粒和飽滿籽粒的計數；

通過智能化手段計算結實率主要利用X射線探明穎殼中的內部結構，從而判斷水稻結實情況，確定樣本的空秕粒和飽粒數，兩者相加為總粒數，再算出飽粒占總粒數的百分比即得結實率。

傳統結實率的計算一直需要投入大量的人力，主要存在以下缺點：1）水漂法耗費時間長，投入人力多，且經水浸泡的稻谷不利于下一步實驗；2）風選法對風力的要求高，對不同品種的適應性不強；3）人工主觀判斷法不僅需要大量的勞動力，同時準確率受到人為因素的影響。利用X射線探明稻谷籽粒的灌漿情況需要投入的成本較高。

發明內容

本發明的目的是提供一種水稻結實率測算方法，能夠利用較廉價的設備對水稻結實率進行快速測量。

本發明的目的是這樣實現的：一種水稻結實率測算方法，包括以下步驟：

步驟1）水稻籽粒放置：籽粒放置于載物臺上；

步驟2）圖像獲取：打開設置在載物臺側面的光源，利用設置在載物臺上方的相機獲取籽粒圖像；

步驟3）圖像分割及特征值提取：利用顏色特征將獲取到的籽粒圖像中水稻籽粒與其影子分開，并提取籽粒及其影子的區域面積和離心率；

步驟4）空秕粒與飽滿籽粒的判斷：將籽粒特征與其影子特征的比值作為特征向量，通過神經網絡法區分飽滿籽粒與空秕粒；

步驟5）結實率計算：結實率=飽滿籽粒個數÷（飽滿籽粒個數+空秕粒個數）。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于，本發明利用計算機圖像方法計算水稻結實率，相比傳統的水漂法、風選法和人工判別法省工省時，同時結實率計算的準確率不受人為因素的影響，相比利用X光判別水稻灌漿情況投入較大，本發明利用水稻空秕粒與飽粒在光照條件下形成的影子不同來對二者進行區分，投入成本小。本發明可用于水稻結實率測算中。

為了提高本發明的測算精度，步驟3）中圖像分割方法如下：在Matlab軟件中利用im=imread(‘圖片路徑’)函數讀取籽粒圖像，利用im(:,:,1)、im(:,:,2)、im(:,:,3)獲取籽粒圖像的紅、綠、藍值，利用黃色特征提取籽粒，深灰色為影子，白色為背景，提取圖像中的籽粒及其影子。并且提高了測算的效率。

為了進一步提高本發明的測算精度以及效率，黃色特征提取方法為：設RGB彩色圖像中的紅、綠、藍三個顏色分量為r、g、b，記d1(x,y)=b(x,y)-r(x,y)，d2(x,y)=b(x,y)-g(x,y)，則圖像中黃色籽粒部分可用以下公式表示：

；

；

通過Y(x,y)和y(x,y)?兩個公式分別灰度化圖像，利用最大類間方差法進行圖像分割并提取籽粒的二值圖像BW_G和籽粒與影子的二值圖像BW_SG，該方法的基本思想是根據初始閾值把圖像分為兩類，然后計算兩類之間的方差，更新閾值，重新計算類間方差，當滿足類間方差最大時的閾值，即為所求最佳閾值，具體過程如下：

a）初始化閾值Th,將圖像f（x,y）分為A,B兩類；

b）分別計算A,B兩類像素集合的均值μ_A和μ_B,計算公式如下：

；

；

其中，N_A,N_B分別表示集合A,B中的像素個數；

c）計算A,B兩類的類間方差，公式如下：