一种基于凹点匹配的玉米穗部粘连籽粒分割方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于凹点匹配的玉米穗部粘连籽粒分割方法及系统，该方法在玉米穗部的籽粒分割图存在粘连籽粒时，获取粘连籽粒的轮廓最小凸闭包，获取粘连籽粒的轮廓最小凸闭包的匹配凹区以及对应的分割凹点对，以及根据分割凹点对粘连籽粒进行分割。该系统包括粘连籽粒的轮廓最小凸闭包获取单元、匹配凹区及分割凹点对获取单元及粘连籽粒分割单元。本发明专利技术能够可以快速、准确分割玉米果穗穗部粘连籽粒，为玉米品种的考察研究提供了准确且可靠的基础。

Method and system for segmentation of corn ear conglutination grain based on concave point matching

The invention provides a concave point, the ear grain adhesion segmentation method and system based on the method of segmentation graph exists in grain adhesion of maize ear of grain, the minimum convex closure to obtain contour adhesion grain, the minimum convex closure to obtain contour matching adhesion grain concave area and corresponding concave points of segmentation and, according to the segmentation of adhesion segmentation concave grain. The system consists of the contour of the adhered grain, the smallest convex closure, the acquisition unit, the matching concave region and the segmentation concave point, the acquisition unit and the adhesive grain segmentation unit. The present invention can rapidly and accurately segment corn ears, ears and bound grains, and provides an accurate and reliable foundation for the investigation and study of corn varieties.

【技术实现步骤摘要】
一种基于凹点匹配的玉米穗部粘连籽粒分割方法及系统
本专利技术涉及现代农业识别
，具体涉及一种基于凹点匹配的玉米穗部粘连籽粒分割方法及系统。
技术介绍
玉米果穗穗部性状考种是玉米考种的重要环节，它与玉米品种、产量关系密切。目前对玉米籽粒的检测绝大部分都是对脱粒后的籽粒进行处理，这样存在脱粒工序复杂、脱粒机械损伤无法实现无损测量、脱粒无法保存玉米果穗穗部籽粒拓扑性状等问题。因此基于未脱粒果穗的穗部籽粒考种可以保留考种材料，提高育种进程。对玉米果穗穗部籽粒而言，由于籽粒与缝隙之间灰度差异小、部分籽粒本身也具有粘连情况，导致一般分割算法得到的分割二值化图像具有比较严重的粘连现象。针对粘连目标，人们提出了很多种分割算法，比如极限腐蚀法、分水岭算法、霍夫圆估计法等。针对玉米穗部粘连籽粒研究对象，极限腐蚀法容易破坏原籽粒轮廓，分水岭算法易造成过分割，霍夫圆估计法对分割目标形状要求过高，都不适用于穗部粘连籽粒分割。传统的bresenham算法生成的连线是8-连通的，而籽粒轮廓提取也是基于8-连通，导致bresenham画线后原连通区域并未分割成功，因此需要改进画分割线算法分割粘连目标。因此，结合玉米果穗穗部籽粒的生长规律，提出一种适应性高的粘连分割算法对玉米育种、考种意义重大。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种基于凹点匹配的玉米穗部粘连籽粒分割方法及系统，能够可以快速、准确分割玉米果穗穗部粘连籽粒，为玉米品种的考察研究提供了准确且可靠的基础。为解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种基于凹点匹配的玉米穗部粘连籽粒分割方法，包括：步骤1.在玉米穗部的籽粒分割图存在粘连籽粒时，获取所述粘连籽粒的轮廓最小凸闭包；步骤2.获取所述粘连籽粒的轮廓最小凸闭包的匹配凹区以及对应的分割凹点对；步骤3.根据所述分割凹点对所述粘连籽粒进行分割。进一步的，所述步骤1，之前还包括：步骤A.获取未脱粒的玉米果穗的穗部图像；步骤B.对穗部图像进行籽粒预分割，得到籽粒分割图；步骤C.在所述籽粒分割图中提取各籽粒的轮廓，得到单个籽粒的形状因子；步骤D.根据所述单个籽粒的形状因子判断所述籽粒分割图中是否存在粘连籽粒。进一步的，所述步骤1包括：步骤1-1.在玉米穗部的籽粒分割图存在粘连籽粒时，对所述粘连籽粒的轮廓进行孔洞填充，并删除籽粒分割图中的非粘连籽粒；步骤1-2.根据Jarvis步进法获取所述粘连籽粒的轮廓最小凸闭包。进一步的，所述步骤2包括：步骤2-1.将所述粘连籽粒的轮廓最小凸闭包与所述粘连籽粒的原轮廓进行异或处理，得到凹区区域；步骤2-2.比较所述凹区区域与预设的区域面积阈值，删除小于区域面积阈值的凹区区域，得到预处理后的凹区区域；步骤2-3.将所述预处理后的凹区区域进行凹区匹配，得到所述匹配凹区；步骤2-4.根据平面欧式距离公式，确定使得各所述匹配凹区的欧式距离最短的一对像素点，该一对像素点即为一个所述分割凹点对。进一步的，所述步骤3包括：根据bresenham改进算法依次连接各所述分割凹点对，对所述粘连籽粒进行分割。进一步的，所述步骤B包括：步骤B-1.提取籽粒分割图中的玉米果穗穗部中心部分作为感兴趣区域ROI；步骤B-2.提取所述ROI的红色通道信息，并根据高斯滤波方法对所述ROI进行去噪；步骤B-3.对去噪后的ROI进行籽粒预分割，得到籽粒分割图。进一步的，所述步骤D，包括：步骤D-1.获取所述籽粒分割图中的全部籽粒轮廓，以及获取各籽粒轮廓的像素面积和像素周长；步骤D-2.比较各籽粒轮廓的像素面积及预设的面积阈值，删除像素面积小于所述面积阈值的籽粒轮廓，得到预筛后的籽粒轮廓；步骤D-3.根据预筛后的各籽粒轮廓的像素面积和像素周长，计算得到预筛后的籽粒轮廓的形状因子；步骤D-4.若经判断获知预筛后的籽粒轮廓的形状因子中存在大于预设的形状阈值的形状因子，则确认形状因子大于预设的形状阈值的籽粒轮廓为粘连籽粒。进一步的，所述步骤D-3中的所述形状因子为圆形度其中，A为目标像素面积，l为目标像素周长。另一方面，本专利技术还提供了一种基于凹点匹配的玉米穗部粘连籽粒分割系统，包括：粘连籽粒的轮廓最小凸闭包获取单元，用于在玉米穗部的籽粒分割图存在粘连籽粒时，获取所述粘连籽粒的轮廓最小凸闭包；匹配凹区及分割凹点对获取单元，用于获取所述粘连籽粒的轮廓最小凸闭包的匹配凹区以及对应的分割凹点对；粘连籽粒分割单元，用于根据所述分割凹点对所述粘连籽粒进行分割。进一步的，所述系统还包括：穗部图像获取单元，用于获取未脱粒的玉米果穗的穗部图像；籽粒预分割单元，用于对穗部图像进行籽粒预分割，得到籽粒分割图；形状因子获取单元，用于在所述籽粒分割图中提取各籽粒的轮廓，得到单个籽粒的形状因子；粘连籽粒判断单元，用于根据所述单个籽粒的形状因子判断所述籽粒分割图中是否存在粘连籽粒。由上述技术方案可知，本专利技术所述的一种基于凹点匹配的玉米穗部粘连籽粒分割方法及系统，该方法在玉米穗部的籽粒分割图存在粘连籽粒时，获取粘连籽粒的轮廓最小凸闭包，获取粘连籽粒的轮廓最小凸闭包的匹配凹区以及对应的分割凹点对，以及根据分割凹点对粘连籽粒进行分割。该系统包括粘连籽粒的轮廓最小凸闭包获取单元、匹配凹区及分割凹点对获取单元及粘连籽粒分割单元。本专利技术能够可以快速、准确分割玉米果穗穗部粘连籽粒，为玉米品种的考察研究提供了准确且可靠的基础。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的一种基于凹点匹配的玉米穗部粘连籽粒分割方法的流程示意图；图2是本专利技术的分割方法中步骤100之前的步骤A00至D00的流程示意图；图3是本专利技术的控制方法中步骤100的一种具体实施例的流程示意图；图4是本专利技术的控制方法中步骤200的一种具体实施例的流程示意图；图5是本专利技术的分割方法中步骤B00的一种具体实施例的流程示意图；图6是本专利技术的分割方法中步骤D00的一种具体实施例的流程示意图；图7是本专利技术的分割方法的一种应用实例的流程示意图；图8是本专利技术的一种基于凹点匹配的玉米穗部粘连籽粒分割系统的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例一提供了一种基于凹点匹配的玉米穗部粘连籽粒分割方法。参见图1，该分割方法具体包括如下步骤：步骤100：在玉米穗部的籽粒分割图存在粘连籽粒时，获取粘连籽粒的轮廓最小凸闭包。在本步骤中，首先对粘连籽粒轮廓进行孔洞填充，去除小轮廓区域，使用Jarvis步进法寻找轮廓最小凸包，在Jarvis步进法中，运行时间为O(nh),h为凸包中的顶点数。步骤200：获取粘连籽粒的轮廓最小凸闭包的匹配凹区以及对应的分割凹点对。在本步骤中，根据bresenha本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于凹点匹配的玉米穗部粘连籽粒分割方法，其特征在于，包括：步骤1.在玉米穗部的籽粒分割图存在粘连籽粒时，获取所述粘连籽粒的轮廓最小凸闭包；步骤2.获取所述粘连籽粒的轮廓最小凸闭包的匹配凹区以及对应的分割凹点对；步骤3.根据所述分割凹点对所述粘连籽粒进行分割。

【技术特征摘要】
1.一种基于凹点匹配的玉米穗部粘连籽粒分割方法，其特征在于，包括：步骤1.在玉米穗部的籽粒分割图存在粘连籽粒时，获取所述粘连籽粒的轮廓最小凸闭包；步骤2.获取所述粘连籽粒的轮廓最小凸闭包的匹配凹区以及对应的分割凹点对；步骤3.根据所述分割凹点对所述粘连籽粒进行分割。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1，之前还包括：步骤A.获取未脱粒的玉米果穗的穗部图像；步骤B.对穗部图像进行籽粒预分割，得到籽粒分割图；步骤C.在所述籽粒分割图中提取各籽粒的轮廓，得到单个籽粒的形状因子；步骤D.根据所述单个籽粒的形状因子判断所述籽粒分割图中是否存在粘连籽粒。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括：步骤1-1.在玉米穗部的籽粒分割图存在粘连籽粒时，对所述粘连籽粒的轮廓进行孔洞填充，并删除籽粒分割图中的非粘连籽粒；步骤1-2.根据Jarvis步进法获取所述粘连籽粒的轮廓最小凸闭包。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：步骤2-1.将所述粘连籽粒的轮廓最小凸闭包与所述粘连籽粒的原轮廓进行异或处理，得到凹区区域；步骤2-2.比较所述凹区区域与预设的区域面积阈值，删除小于区域面积阈值的凹区区域，得到预处理后的凹区区域；步骤2-3.将所述预处理后的凹区区域进行凹区匹配，得到所述匹配凹区；步骤2-4.根据平面欧式距离公式，确定使得各所述匹配凹区的欧式距离最短的一对像素点，该一对像素点即为一个所述分割凹点对。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：根据bresenham改进算法依次连接各所述分割凹点对，对所述粘连籽粒进行分割。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：步骤B-1.提取籽粒分割图中的玉米...

【专利技术属性】
技术研发人员：马钦，王越，朱德海，范梦扬，张亚，崔雪莲，张秦川，吕春利，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11