【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及了一种基于波段比方法的高光谱反射图像中玉米胚部的分割方法,可应用于各种黄色玉米种子胚部质量检测,尤其是对胚部化学特性分析等领域的应用。
技术介绍
种子的胚部是种子中最重要的部分,可以发育成植物的根、茎和叶。如果种子的胚部受损对植物的后续发育影响最大。玉米种子的胚部大,体积占籽粒的1/3左右,重量占籽粒的10%-20%。玉米胚中含有较多亲水基,比胚乳更易吸湿。同时玉米胚部集中了玉米籽粒中84%的脂肪、83%的无机盐、65%的糖和22%的蛋白质,营养丰富,适宜霉菌的生长和繁殖,容易霉变。胚部脂肪含量高,吸湿性强,容易酸败,导致玉米种子的生活力降低。研究玉米种子的胚部特性,对玉米种业有重要意义。高光谱图像融合了传统图像技术和光谱技术的优势,可以同时提取出对象的图像和光谱信息,能够反映对象的颜色、形态和化学成分差异。光谱技术用于谷物化学成分检测的研究较多,但并不能研究单个种子的化学成分空间差异等特性。高光谱图像技术可以提取图像中每个像素点的光谱进行分析,可以有效的分析种子各部位的化学成分指标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于,针对单独分析玉米种子胚部特性的需求,提出一种基于波段比方法的高光谱反射图像中玉米胚部的分割方法,克服了在传统高光谱图像分析中需要手工选择种子胚部区域后在再人工提取胚部光谱的问题,实现玉米种子胚部在高光谱图像中的准确、快速分割。本专利技术的技术方案如图1所示,具体步骤如下:1)将玉米种子胚面朝上,通过高光谱反射图像采集系统采集N粒玉米种子在x个可见近红外波段的高光谱图像;x一般具体实施可取400、1000或者更大的数值,使得每段 ...
【技术保护点】
一种基于波段比方法的高光谱反射图像中玉米胚部的分割方法,其步骤包括:1)将玉米种子胚面朝上,通过高光谱反射图像采集系统采集N粒玉米种子在x个可见近红外波段的高光谱图像;2)从高光谱反射图像中选取胚乳部和胚部的多个像素点,提取各像素点的光谱,对所有波段的高光谱反射图像进行归一化处理;3)对于步骤2)中提取得到的各像素点,计算其任意两波段的光谱比值作为波段比,采用KW(Kruskal and Wallis)检验法选取最优波段比;4)选取涵盖500‑580nm波段的所有可见近红外波段作为波段子集,计算高光谱图像所有像素在波段子集的方差,构建波段方差图并进行阈值分割,获得种子二值图像;5)图像背景分割:利用阈值分割后得到的二值图像,对玉米种子的各可见近红外波段的高光谱图像进行掩模运算实现背景分割,获得去背景后的玉米种子高光谱图像;6)胚部分割及掩模:由去背景后的玉米种子高光谱图像计算其最优波段比下的灰度图像,对于灰度图像采用区域增长法分割得到胚部二值图像,再对胚部二值图像和步骤4)获得的种子二值图像进行图像处理操作获得种子胚部二值图像,用种子胚部二值图像对步骤5)获得的去背景后的玉米种子高光谱 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于波段比方法的高光谱反射图像中玉米胚部的分割方法,其步骤包括:1)将玉米种子胚面朝上,通过高光谱反射图像采集系统采集N粒玉米种子在x个可见近红外波段的高光谱图像;2)从高光谱反射图像中选取胚乳部和胚部的多个像素点,提取各像素点的光谱,对所有波段的高光谱反射图像进行归一化处理;3)对于步骤2)中提取得到的各像素点,计算其任意两波段的光谱比值作为波段比,采用KW(Kruskal and Wallis)检验法选取最优波段比;4)选取涵盖500-580nm波段的所有可见近红外波段作为波段子集,计算高光谱图像所有像素在波段子集的方差,构建波段方差图并进行阈值分割,获得种子二值图像;5)图像背景分割:利用阈值分割后得到的二值图像,对玉米种子的各可见近红外波段的高光谱图像进行掩模运算实现背景分割,获得去背景后的玉米种子高光谱图像;6)胚部分割及掩模:由去背景后的玉米种子高光谱图像计算其最优波段比下的灰度图像,对于灰度图像采用区域增长法分割得到胚部二值图像,再对胚部二值图像和步骤4)获得的种子二值图像进行图像处理操作获得种子胚部二值图像,用种子胚部二值图像对步骤5)获得的去背景后的玉米种子高光谱图像进行掩模运算,得到玉米种子胚部的高光谱图像,实现种子高光谱图像中的胚部分割。2.根据权利要求1所述的一种基于波段比方法的高光谱反射图像中玉米胚部的分割方法,其特征在于:所述的步骤2)中,归一化计算方法采用下式方法计算: I λ i ′ = I λ i m a x ( I λ 0 , ... , I λ X ) ]]>其中,λi为第i个波段的波长,I′λi表示第i个波段下归一化后的图像像素反射值,Iλi表示第i个波段下采集到的图像像素反射值。3.根据权利要求1所述的一种基于波段比方法的高光谱反射图像中玉米胚部的分割方法,其特征在于:所述步骤3)采用KW(Kruskal and Wallis)检验法选取最优波段比具体采用以下方式:3.1)提取的所有像素点分为位于胚乳部和位于胚部的两类,以像素点的任
\t意两波段的波段比为特征,根据波段比对像素点进行编号,形成特征集合为Xj;3.2)对于胚乳部和胚部,分别计算每类像素点编号的平均值,记为3.3)采用以下公式计算第j个像素点的波段比的统计量KWj,选取统计量KWj最大的波段比作为最优波段比: KW j = 12 N ( N ...
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