基于穗粒分布图的玉米果穗表型性状参数计算方法.pdf

《基于穗粒分布图的玉米果穗表型性状参数计算方法.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第32卷第13期1682016年7月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringV01．32No．13Jul．2016基于穗粒分布图的玉米果穗表型性状参数计算方法杜建军，郭新宇※，王传宇，肖伯祥(1．北京市农林科学院，北京农业信息技术研究中心，北京100097；2．国家农业信息化工程技术研究中心，北京100097；3．数字植物北京重点实验室，北京100097)摘要：玉米果穗表型性状是玉米育种、产量预测的重要参数，提出一种基于穗粒分布图的玉米果穗性状计算方法，全面解析玉米果穗和穗粒的几何、数量和颜色等表型性状

2、。该文利用步进电机驱动果穗转动来获取果穗主要侧面图像，采用果穗畸变校正方法生成标准果穗图像序列，在像素尺度进行果穗轮廓分析，建立图像序列中果穗轮廓映射关系并生成果穗三维模型，在穗粒尺度拼接果穗整个表面的穗粒分布图，计算出果穗和穗粒的各项表型性状。试验结果表明，提出的表型性状计算方法对穗型及穗粒分布规则的玉米果穗具有较高检测精度，其中穗行数、行粒数、总粒数、果穗长和果穗粗的平均计算精度分别为98．231％、94．351％、96．921％、98．956％和98．165％。关键词：图像分割；三维；畸变；玉米果穗；表型性状；校正doi：10．119750．issn．1002-6819．2016

3、．13．024中图分类号：TP391．41：$333．3文献标志码：A文章编号：1002—6819(2016)一13—0168—09杜建军，郭新宇，王传宇，肖伯祥．基于穗粒分布图的玉米果穗表型性状参数计算方NIJ]．农业工程学报，2016，32(13)：168-176．doi：10．11975／j．issn．1002—6819．2016．13．024http：／／www．tcsae．orgDuJianjun，GuoXinyu，WangChuanyu，XiaoBoxiang．Computationmethodofphenotypicparametersbasedondistributio

4、nmapofkernelsforcornears[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2016，32(13)：168—176．(inChinesewithEnglishabstract)doi：10．119756．issn．1002—6819．2016．13．024http：／／www．tcsae．org0引言玉米果穗表型性状是玉米育种与生产中的常规测量项目，对揭示玉米果穗品种特征及其表型性状与产量形成的关系具有重要价值。长期以来，玉米果穗表型性状主要依靠人

5、工测量和统计分析，存在耗时、费力、主观性强、准确性差等问题，难以满足现代玉米育种行业发展的需求。利用计算机视觉和图像处理技术自动检测玉米果穗，快速计算出果穗各项表型性状参数，不但能够大大降低人力成本、提高玉米考种效率、推进玉米考种作业流程的精准化、标准化，而且可计算出诸多依靠人工难以直接测定或者统计耗时的性状特征，比如穗粒数、果穗体积和颜色纹理等。近年，基于图像处理技术的玉米果穗表型检测方法和技术已有大量研究。吕永春等[-】基于背景板比例尺的图像处理算法测量玉米图像中几何特征，而周金辉等121探讨了结合果穗颜色特征和生物学规律建立了穗行数和行粒数估算模型。韩仲志等【3】通过对果穗进行破

6、坏性取样采集到玉米果穗横断面图像，然后利用机器视觉方法检测穗行数分布特征。王慧慧等【4】利用HIS颜色模型计算果穗秃收稿日期：2015—10—15修订日期：2016—04—16基金项目：农业部行业科技计划项目(201203026)；国家自然科学基金课题(31171454)；北京市农林科学院科技创新团队(JNKYT201604)作者简介：杜建军，男，副研究员，主要从事设施农业、计算机图形图像、生物力学等相关技术研究。北京北京农业信息技术研究中心，100097。Email：dujj@nencta．org．cn※通信作者：郭新宇，男，研究员，主要从事数字植物理论研究。北京北京农业信息技术研究

7、中心，100097。Email：guoxy@nercita．org．cn尖等几何形状，实现玉米果穗外观品质分级。上述研究利用单张果穗图像计算果穗性状，通常难以准确反映果穗的个体特征，只能利用统计分析方法给出果穗性状概况。另外，由于果穗上穗粒相似度高且密集分布，因此针对同一果穗、不同角度的拍摄图像进行计算，其结果难以保持稳定。柳冠伊等口匐采用线阵扫描方法直接获取果穗圆周图像，并针对果穗穗粒分割中存在的粘连现象进行后期处理。王传宇等[71开发了基于