[發(fā)明專利]基于機(jī)器視覺的種子發(fā)芽率測定方法、系統(tǒng)及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310705810.6
• 申請日: 2023-06-15
• 公開（公告）號: CN116420465B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳渝陽;徐宏利;李政;袁娜朵;張煜;劉榮利
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;A01C1/02;G06T7/149;G06T7/187;G06T5/00;G06T5/30
• 代理公司: 杭州五洲普華專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33260
• 代理人: 徐晶晶

1.一種基于機(jī)器視覺的種子發(fā)芽率測定方法，其特征在于，包括以下步驟：

對原始種子發(fā)芽圖像進(jìn)行預(yù)處理，分別分割出僅包含種子、僅包含芽和僅包含根的種子二值化圖像、芽二值化圖像及根二值化圖像；

基于根二值化圖像，得到根粗均值，基于芽二值化圖像，獲取所有連通域最外層輪廓，對所有連通域最外層輪廓進(jìn)行多邊形擬合，得到芽輪廓多邊形并構(gòu)建芽輪廓集與芽輪廓頂點(diǎn)集；

基于芽輪廓集得到芽端點(diǎn)坐標(biāo)，并形成芽端點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)集，基于芽輪廓頂點(diǎn)集得到芽輪廓骨架線，并形成芽輪廓骨架線點(diǎn)集；

基于種子二值化圖像、芽二值化圖像及根二值化圖像，根據(jù)芽端點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)集、芽輪廓骨架線點(diǎn)集判斷是否存在斷芽；

若存在，則將斷芽與斷芽進(jìn)行連接形成新芽，并將新芽與種子進(jìn)行連接，計算所有芽的芽長、根長度及種子直徑；

根據(jù)種子二值化圖像得到種子數(shù)量，根據(jù)各芽長度與根長度判斷符合種子發(fā)芽的數(shù)量，進(jìn)而得到種子發(fā)芽率；

其中，所述則將斷芽與斷芽進(jìn)行連接形成新芽，并將新芽與種子進(jìn)行連接，包括以下步驟：將斷芽進(jìn)行連接，得到芽連接圖像，將芽與種子連接，得到芽與種子連接圖像；將種子二值化圖像、根二值化圖像和芽連接圖像相加得到總圖像，并提取總圖像的總輪廓得到總輪廓集；遍歷總輪廓集，為每個總輪廓創(chuàng)建全白圖像，得到臨時圖像；分別將種子二值化圖像、根二值化圖像和芽連接圖像與所述臨時圖像作差處理，得到僅包含種子的種子圖像、僅包含芽的芽圖像與僅包含根的根圖像；

其中，所述將斷芽進(jìn)行連接，得到芽連接圖像，將芽與種子連接，得到芽與種子連接圖像，包括以下步驟：計算所述芽端點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)集中任意兩個芽端點(diǎn)之間的芽距離；若所述芽距離小于1.5倍根平均寬度，則計算兩輪廓骨架線與各個芽端點(diǎn)臨近兩線段傾角，若兩線段傾角的角度差小于30度，則將兩個芽端點(diǎn)進(jìn)行連接；依次遍歷所有芽輪廓，得芽與芽的芽連接圖像；獲取芽連接圖像的端點(diǎn)，若芽端點(diǎn)與種子輪廓點(diǎn)集中種子輪廓點(diǎn)之間最近距離小于1.5倍根平均寬度，則將芽端點(diǎn)與種子輪廓點(diǎn)連接；依次遍歷所有芽端點(diǎn)，得到芽與種子連接圖像；

其中，計算所有芽的芽長、根長度，包括以下步驟：

分別獲取所有根端點(diǎn)及芽端點(diǎn)，分別各以根端點(diǎn)及芽端點(diǎn)的兩端點(diǎn)所在直線對圖像進(jìn)行處理，得對應(yīng)的新輪廓點(diǎn)集及新骨架點(diǎn)集；初始化y方向坐標(biāo)的最大值和最小值，以y方向最小值向下遍歷x方向坐標(biāo)，取x方向最大值與最小值的中點(diǎn)坐標(biāo)及y值為骨架線一點(diǎn)坐標(biāo)，得到骨架線長度，所述骨架線長度即為芽或根的長度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的種子發(fā)芽率測定方法，其特征在于，所述對原始種子發(fā)芽圖像進(jìn)行預(yù)處理，分別分割出僅包含種子、僅包含芽和僅包含根的種子二值化圖像、芽二值化圖像及根二值化圖像，包括以下步驟：

將原始種子發(fā)芽圖像從RGB圖像轉(zhuǎn)化為HSV空間圖像，在RGB空間分離得到第一綠色通道圖像、第一白色通道圖像及第一背景圖像，在HSV空間分離得到第二綠色通道圖像、第二白色通道圖像及第二背景圖像；

將第一白色通道圖像和第二白色通道圖像取并集，將第一綠色通道圖像和第二綠色通道圖像取并集，得到僅包含芽的芽二值化圖像和僅包含根的根二值化圖像；

對原始種子發(fā)芽圖像進(jìn)行自適應(yīng)二值化處理得種子發(fā)芽二值化圖像；

基于種子發(fā)芽二值化圖像，依次減去芽二值化圖像及根二值化圖像，得到僅包含種子的初始種子二值化圖像；

對所述初始種子二值化圖像進(jìn)行噪聲處理，得到種子二值化圖像。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的種子發(fā)芽率測定方法，其特征在于，所述基于根二值化圖像得到根粗均值，包括以下步驟：

基于所述根二值化圖像，得到根輪廓坐標(biāo)及根輪廓坐標(biāo)集；

任取根輪廓坐標(biāo)集中的一個根輪廓坐標(biāo)，查找當(dāng)前所在根輪廓坐標(biāo)與距離最近的根輪廓坐標(biāo)；

計算兩個根輪廓坐標(biāo)之間的距離，所述距離即為根寬度；

重復(fù)以上步驟，進(jìn)而得到根寬度的平均值。