[發明專利]基于圖像處理的植物根系測量方法、系統及裝置

有效

• 申請號: 202210115955.6
• 申請日: 2022-02-07
• 公開（公告）號: CN114140466B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 朱旭華;王闖;劉榮利;盧禮祥
• 申請（專利權）人: 浙江托普云農科技股份有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/60;G06T7/62
• 代理公司: 杭州五洲普華專利代理事務所(特殊普通合伙) 33260
• 代理人: 徐晶晶

1.一種基于圖像處理的植物根系測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取原始植物根系圖像并結合四個標識符進行校正處理，得到校正后植物根系圖像，其中，所述四個標識符在原始植物根系圖像的四個角；

對校正后植物根系圖像進行預處理，得到植物根系二值圖；

基于植物根系二值圖得到植物根系骨架拓撲結構，進而獲取植物根系的相關信息，所述相關信息至少包括端點集合及交點集合；

通過單源路徑搜索算法遍歷端點集合中所有兩兩端點形成的第一路徑，第一路徑上交點數量最多的為主根路徑，進而得到主根表型信息，主根表型信息包括主根長度及主根根粗；

通過單源路徑搜索算法遍歷剩余端點到主根路徑上的主根交點集合中各個主根交點形成的第二路徑，第二路徑上不存在任何交點的為單級側根，得到單級側根表型信息，其中，所述單級側根表型信息包括單級側根長度；

排除端點集合及交點集合中主根及單級側根所包含的端點及交點，端點集合中剩余端點則為復雜根系所在端點，交點集合中剩余交點則為復雜根系之間相互交錯的交點，通過復雜根系分析算法得到各個復雜根系路徑，并測量長度，得到復雜根系長度；

所述通過復雜根系分析算法得到各個復雜根系路徑，包括以下步驟：

將去除主根端點、單級側根端點后的端點集合記作第二端點集合，所述第二端點集合為復雜根系端點集合；

根據最短路徑搜索算法查找第二端點集合中距離其最近交點以及最近路徑，將所述最近交點記作一級交點，所述最近路徑記作第三路徑；

根據一級交點搜索第二交點集合中是否存在與一級交點之間相連的形成路徑的第二交點；

若不存在，則停止搜索，所述路徑則為第二端點集合中相應端點對應側根的完整路徑，若存在則第二交點集合中相應的交點為二級交點；

計算一級交點與二級交點之間的第四路徑，選擇第四路徑中與第三路徑所成夾角中的最大夾角，判斷所述最大夾角是否滿足預設夾角值；

若不滿足，則第三路徑為第二端點集合中相應端點對應側根的完整路徑；若滿足，判斷二級交點是否位于主根路徑上；

若位于主根路徑上，則停止搜索，所述第三路徑與所述第四路徑即為相應端點對應側根的完整路徑；

若不在主根路徑上，用二級交點替換原始一級交點，重復以上操作繼續搜索，直到達到滿足停止條件。

2.根據權利要求1所述的基于圖像處理的植物根系測量方法，其特征在于，所述結合四個標識符進行校正處理，得到校正后植物根系圖像，包括以下步驟：

將四個標識符的中心坐標按照順時針順序或逆時針順序依次設置為C₁、C₂、C₃、C₄，其中，C₁為第一角標識符中心坐標、C₂為第二角標識符中心坐標、C₃為第三角標識符中心坐標、C₄為第四角標識符中心坐標，并將中心坐標所形成矩形的長寬比設置為a：b；

將相鄰兩個角的標識符中心坐標C₁、C₄進行矩形擬合，得到 變換后的中心坐標C₂^＇、C₃^＇；

基于中心坐標集[C₁,C₂,C₃,C₄]與變換后的中心坐標集[C₁,C₂^＇,C₃^＇,C₄]得到變換矩陣；

基于變換矩陣對原始植物根系圖像進行全局變換處理得到第二圖像；

將變換后的中心坐標集所形成矩形的長寬比設置為a：c，結合長寬比a：b對第二圖像的寬度進行尺度變換且變換比例為b/c，得到校正后植物根系圖像。