[發明專利]基于收割機的玉米高通量表型測量的方法及裝置、收割機

在審

• 申請號: 201811147125.1
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN110969654A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 畢建權
• 申請（專利權）人: 北京瑞智稷數科技有限公司
• 主分類號: G06T7/60
• 分類號: G06T7/60;G06T7/11;A01D45/02;G06N3/04
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;李相雨

本發明的實施例公開了一種基于收割機的玉米高通量表型測量的方法及裝置、收割機，該方法通過機器學習得到的植株分割模型對玉米田中的玉米植株進行結構區域的分割，基于分割的結果進行表型參數的測量，降低了表型參數測量過程中對人工的依賴程度，提高了測量效率，同時植株分割模型通過大量樣本訓練得到，保證了測量的表型參數的準確性。結合分割了結構區域的彩色圖像和點云模型進行表型參數的測量，在獲取全面的表型參數基礎上，提高了基于彩色圖像和點云模型均能獲取的表型參數的準確性。此外，在收割機作業過程中獲取掃描數據和彩色圖像，節省了時間成本，實現了對大面積試驗田的玉米表型。

技術領域

本發明實施例涉及機器視覺檢測技術領域，尤其是涉及一種基于收割機的玉米高通量表型測量的方法及裝置、收割機。

背景技術

玉米是世界上分布最廣、生產最多、最重要的農作物之一。隨著氣候劇烈變化、土地資源減少以及人口持續增加等不利因素使得糧食安全面臨巨大挑戰,糧食增產變得尤為迫切。選育優良品種以實現作物高產并保持其在脅迫環境下的穩產性是解決當前糧食問題的重要途徑，而選育品種就離不開對農作物全生育期各種表型參數的測量和分析。表型測量分析的同時聯系農作物的基因型和環境因素等各方面情況，可以對農作物的選育提供有價值的信息，也同時為促進改良農藝性狀和改善育種管理提供有效的大數據支撐，進而加速選育優良品種的進程。

目前這些表型參數的獲取主要依靠人工測量，其缺點是：工人老齡化、效率低、可重復性差、主觀誤差大，以致對后續分析產生影響。因此遠不能滿足多點大面積內試驗小區高通量的表型數據采集要求。

在實現本發明實施例的過程中，發明人發現現有的對對玉米表型測量的方法依賴人工進行，效率低、誤差大，無法實現大面積試驗田的玉米表型。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是如何解決現有的對玉米表型測量的方法依賴人工進行，效率低、誤差大，無法實現大面積試驗田的玉米表型的問題。

針對以上技術問題，本發明的實施例提供了一種基于收割機的玉米高通量表型測量的方法，包括：

獲取在收割機作業過程中，對玉米田掃描得到的掃描數據和對玉米田進行拍照得到彩色圖像；

通過訓練的植株分割模型對所述彩色圖像中的玉米植株各結構區域進行分割，并根據所述彩色圖像和所述掃描數據建立所述玉米田的點云模型；

根據分割了結構區域的彩色圖像和的所述玉米田的點云模型測量所述玉米田中玉米植株的表型參數；

其中，所述表型參數包括收獲穗數、保綠性、株高、株型、莖稈粗度、倒伏率、試驗田株數、雄穗分株數和穗位；玉米植株的結構區域包括葉子、莖稈、雄穗、果穗和莖節；在建立所述點云模型的過程中，對所述點云圖像中設定的每一關鍵點，由所述關鍵點在所述彩色圖像的位置坐標和所述關鍵點在所述掃描數據中的位置坐標的加權平均值作為所述關鍵點在所述點云模型中的位置坐標。

本實施例提供了一種基于收割機的玉米高通量表型測量的裝置，包括：

獲取模塊，用于獲取在收割機作業過程中，對玉米田掃描得到的掃描數據和對玉米田進行拍照得到彩色圖像；

分割和建立模塊，用于通過訓練的植株分割模型對所述彩色圖像中的玉米植株各結構區域進行分割，并根據所述彩色圖像和所述掃描數據建立所述玉米田的點云模型；

測量模塊，用于根據分割了結構區域的彩色圖像和的所述玉米田的點云模型測量所述玉米田中玉米植株的表型參數；

其中，所述表型參數包括收獲穗數、保綠性、株高、株型、莖稈粗度、倒伏率、試驗田株數、雄穗分株數和穗位；玉米植株的結構區域包括葉子、莖稈、雄穗、果穗和莖節；在建立所述點云模型的過程中，對所述點云圖像中設定的每一關鍵點，由所述關鍵點在所述彩色圖像的位置坐標和所述關鍵點在所述掃描數據中的位置坐標的加權平均值作為所述關鍵點在所述點云模型中的位置坐標。