[發明專利]自動測量離體植物軟腐病斑面積的方法及裝置

在審

• 申請號: 202010664458.2
• 申請日: 2020-07-10
• 公開（公告）號: CN111862190A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 陳昌龍;謝華;董洲;田宇
• 申請（專利權）人: 北京農業生物技術研究中心
• 主分類號: G06T7/62
• 分類號: G06T7/62;G06T7/11;G06T7/13;G06N3/04
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 陳征

本發明涉及農業技術領域，具體涉及自動測量離體植物軟腐病斑面積的方法及裝置。所述方法包括：獲取離體植物的樣本圖片；對所述樣本圖片中的分辨率進行標定；對所述樣本圖片中的病斑區域進行提取，在進行所述提取時，采用深度學習中的全卷積神經網絡(FCN，Fully Convolutional Networks)對所述病斑區域進行語義分割，自動提取病變區域；所述全卷積神經網絡經過人工標注的樣本集進行訓練；統計所述病斑區域中的像素點總數，計算得到病斑面積。本發明實現了對軟腐病斑面積自動、高效、準確測量的目的，可為當前軟腐病研究中離體病斑面積測量的實際需求提供支持。

技術領域

本發明涉及農業技術領域，具體涉及自動測量離體植物軟腐病斑面積的方法及裝置。

背景技術

植物細菌性軟腐病是世界范圍內廣泛發生的一種病害，其主要致病菌胡蘿卜果膠桿菌Pectobacterium carotovorum于2012年被458個國際團體評為世界最重要的十大植物病原細菌之一(Mansfield et al.,Top 10plant pathogenic bacteria in molecularplant pathology.Molecular Plant Pathology,2012,13(6):614-629)。Pectobacterium可危害多種蔬菜作物如大白菜、胡蘿卜、馬鈴薯、芹菜、萵苣等，在植物的生長、運輸和貯存過程中均可帶來危害并導致巨大的經濟損失(晉知文等,蔬菜細菌性軟腐病防治藥劑活體組織篩選技術.植物保護學報,2017,44(2):269-275；Onkendi et al.,Characterizationof Pectobacterium carotovorum subsp.carotovorum and brasiliense from diseasedpotatoes in Kenya.European Journal of Plant Pathology,2014,139(3):557-566)，部分地區高溫多雨季發病率高達80％，嚴重時產區絕收。

在對軟腐病的研究過程中，軟腐病原菌引起的離體植物葉片的病斑面積大小常被作為衡量病原菌致病嚴重程度的重要依據。

目前測量植物病斑面積的方法一般有傳統法、網格法和軟件法等(陳冬梅等,基于自適應模糊閾值的茶炭疽病斑面積計算.茶葉通訊.2019,46(2):185-191)。傳統法通過測量病斑最大長度和最大寬度(兩者呈直角)，進而用公式近似計算病斑面積(李汝剛等,表達Harpin蛋白的轉基因馬鈴薯降低馬鈴薯晚疫病斑生長率.中國科學,1999,29(1):56-61)，因病斑面積一般為不規則形狀，這種測量方法誤差較大。網格法指用每格面積已知的紗網或標準尺測量病斑面積(鄭燕等,利用稻米堊白度分析軟件測量葉片相對病斑面積.中國農業科學,2008,41(10):3405-3409)，這種方法測量準確度較高，但非常費時費力，尤其當待測樣品量多時需要花費大量的時間精力，并且由于操作者的疲勞而易出錯。

近年來隨著計算機圖形圖像技術和數碼技術的不斷發展，利用圖像分析系統測量葉片病斑面積得到了廣泛的應用。目前用于分析植物病害的常用軟件主要有：Assess(美國植物病理學會，美國)、HyphArea(費勞恩霍夫自動化及工廠制造學院，德國)、Matlab(美國MathWorks公司，美國)、Adobe Photoshop(Adobe公司，美國)等，其中最著名的是美國植物病理學會開發的Assess軟件(Lamari,ASSESS 2.0:Image analysis software fordisease quantification.APS Press,2008)。Assess是一款被大量應用的專業病害評估軟件，具有內存占有空間小、簡單易懂等特點。但是Assess對于病害嚴重程度的測量值為相對病斑面積或病斑長度(冷偉鋒等,基于ASSESS圖像處理軟件的植物病害評估.中國植保導刊,2014,34(2):10-13)，不適用于離體接種的植物葉片軟腐病斑絕對面積的測量，難以滿足植物軟腐病相關研究的需要。