[發明專利]一種端到端的植物根系特征自動分割系統

在審

• 申請號: 202011160899.5
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112116595A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 劉連濤;王楠;邵利敏;康佳;申晨;佘麗萱;胡長增;馮棟棟
• 申請（專利權）人: 河北農業大學
• 主分類號: G06T7/10
• 分類號: G06T7/10;G06T5/20
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

1.一種端到端的植物根系特征自動分割系統，其特征在于，包括：掃描相機、USB連接線、樹莓派、HDMI連接線、顯示屏；在栽培容器的旁邊放置一臺所述掃描相機，用于對栽培容器內的植物根系進行掃描，以獲得植物根系的圖像數據；所述掃描相機通過所述USB連接線連接到所述樹莓派的USB接口處；所述樹莓派中提前燒錄好寫好的語義分割程序，對植物根系的形態分布圖像進行分割處理；所述樹莓派的HDMI接口用所述HDMI連接線與所述顯示屏相連接，將分割完成的植物根系圖像反饋到所述顯示屏；所述顯示屏來對分割完成的根系圖像進行顯示及存儲，從而實現端到端的植物根系特征自動分割。

2.根據權利要求1所述的一種端到端的植物根系特征自動分割系統，其特征在于，所述掃描相機每次掃描時依此掃描栽培容器長邊所在的兩個側面，以采集植物根系的圖像形成數據集。

3.根據權利要求1所述的一種端到端的植物根系特征自動分割系統，其特征在于，所述掃描相機采集得到的根系圖像按8:2的比例劃分為訓練集和測試集，訓練集用于訓練根系分割模型，測試集用于測試模型訓練后的性能。對每個訓練集中的數據進行數據擴增，訓練網絡參數，利用訓練后的網絡對根系圖像進行分析，預測根系圖像圖像中每個像素所屬的類別，形成語義分割圖像的輸出，由所述顯示屏進行顯示與存儲。

4.根據權利要求1所述的一種端到端的植物根系特征自動分割系統，其特征在于，所述樹莓派內所使用的圖像處理方法是語義分割算法，能夠自動精確分割出復雜土壤環境中根系的分布位置。

5.根據權利要求4所述的一種端到端的植物根系特征自動分割系統，其特征在于，語義分割算法中引入了注意力機制，對根系特征的不斷迭代、強化學習，逐一分類根系圖像中的像素點分類，對根系圖像進行像素級檢測，穩定分割圖像特征。

6.根據權利要求1所述的一種端到端的植物根系特征自動分割系統，其特征在于，存儲在所述顯示屏中分割完成后的根系圖像，其中白色部分為植物根系的分布形態，黑色部分為除根系外其他不感興趣的特征。