[發明專利]一種基于大視野X射線可見光配準成像的水稻稻穗性狀全自動提取系統

有效

• 申請號: 201910034601.7
• 申請日: 2019-01-05
• 公開（公告）號: CN109738442B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 黃成龍;楊萬能;段凌鳳;馮慧;劉立豪;駱樹康
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N23/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種機器視覺檢測技術，具體涉及一種基于大視野X射線/可見光配準成像的水稻稻穗性狀全自動提取系統，通過大視野X射線/可見光配準成像系統同步獲取稻穗反射光表圖像及透射光圖像，使用圖像配準融合、結合圖形分析算法得到稻穗產量性狀的數學表征。鑒于作物表型檢測平臺發展的重要性，傳統有損稻穗產量測量上脫粒難、實粒癟粒區分難的缺點，以及成像視野的局限性，本發明研究設計了一種基于大視野X射線/可見光配準成像的水稻稻穗性狀全自動提取系統，在不經過脫粒、不經過分離實粒癟粒的情況下即可快速、準確獲取稻穗產量性狀，為雙模式成像在稻穗產量性狀無損解析中的應用提供了一條可行途徑，并且通過大視野二維移動平臺獲取完整稻穗的圖像，解決成像視野的問題，獲取完整清晰的圖像。

技術領域

本發明屬于機器視覺檢測技術，具體涉及一種基于大視野X射線/可見光配準成像的水稻稻穗性狀全自動提取系統，即通過可見光及X-ray同時得到稻穗反射光表面圖像與透射光穗頸節和穗粒內部圖像信息，并將兩幅圖像配準融合、結合圖形分析算法得到稻穗產量性狀的數學表征，包括有效穗、穗粒數、結實率、千粒重、穗長、一次枝梗數、一次枝梗平均長度、二次枝梗數、及著粒密度。

背景技術

稻作為世界三大糧食作物之一是世界半數以上人口的主糧，我國是水稻最主要的生產和消費國家，水稻產量研究直接關系到我國糧食安全和農業發展。稻穗產量性狀獲取對水稻育種以及相關功能基因解析具有重要意義，性狀獲取的準確度將直接影響水稻育種和基因解析的結果。構成水稻產量的四大要素有：有效穗，穗粒數，結實率及千粒重，此外，穗長、一次枝梗數、一次枝梗平均長度、二次枝梗數，也是產量相關的重要農藝學性狀。

傳統的稻穗產量測量方式主要依靠人工，分為穗長測量、脫粒處理、谷粒參數測量三個步驟。這一操作方式中的過程繁瑣、效率低，脫粒過程易造成誤差等缺陷已經成為制約水稻研究的瓶頸因素。

雙模式成像是機器視覺領域常用的技術手段，通過不同信息圖像融合分析為實際問題提供一條有效的解決途徑，廣泛應用于工業、農業、醫學領域?？蒲腥藛T在稻穗無損檢測方面進行了大量研究，但目前尚沒有針對稻穗結實率、千粒重的關鍵產量性狀的報道，并且，普遍采用的單一成像方式很難獲取稻穗穗粒內部灌漿程度信息，無法有效區分稻穗上的實粒、癟粒。本發明將填補稻穗產量性狀無損解析的空白，為雙模式成像在稻穗產量性狀無損解析中的應用提供了可行途徑；而且稻穗長度通常大于X射線探測器的視野，不能對水稻稻穗完整地成像。因此，研發大視野的水稻稻穗成像系統很有必要。

發明內容

鑒于傳統有損稻穗產量測量上脫粒難、實粒癟粒區分難的缺點，以及成像視野的局限性，本發明的目的在于提供一種基于大視野X射線/可見光配準成像的水稻稻穗性狀全自動提取系統，該系統通過X射線/可見光配準成像同時獲取局部稻穗反射光表面圖像信息及稻穗透射光穗頸節和穗粒內部圖像信息，且通過大視野二維移動平臺獲取完整稻穗的圖像，上位機將兩幅圖像配準融合、結合圖形分析算法得到稻穗產量性狀的數學表征，包括稻穗有效穗、穗粒數、結實率、千粒重、穗長、一次枝梗數、一次枝梗平均長度、二次枝梗數等性狀。

附圖說明

圖1基于大視野X射線/可見光配準成像的水稻稻穗性狀全自動提取系統示意圖

圖2大視野二維移動平臺示意圖

圖3本發明工作流程圖

圖4本發明圖像處理流程圖

圖5稻穗性狀提取結構示意圖

圖6圖像裁剪示意圖

圖中：鉛防暗室(1)、PC工作站(2)、LED光源(3)、可見光高分辨率相機(4)、微焦斑X射線源(5)、平移臺(6)、稻穗放置臺(7)、X射線平板探測器(8)、控制柜(9)。

1.鉛防暗室：防止X射線外漏。