一种基于显微图像的小麦叶片气孔密度测量方法技术

本发明专利技术公开了小麦叶片的处理技术以及计算机视觉技术领域的一种基于显微图像的小麦叶片气孔密度测量方法，该基于显微图像的小麦叶片气孔密度测量方法的具体步骤如下：S1：对挑选籽粒饱满的小麦种预处理；S2：预处理后将种子放置在恒温培养箱中培养15天左右；S3：将培养后的小麦苗的第二片叶从根部剪下；S4：使叶片两面与胶带紧密粘接；S5：将粘有叶片下表皮的胶带沿表皮轮廓剪成正方形胶片；S6：调节数码显微镜并拍照；S7：对显微镜图像采用多聚焦图像融合技术进行处理；S8：针对处理后的显微镜图像进行图像识别，本发明专利技术可测量叶片表面的气孔密度，其结果准确率较高。

A method for measuring stomatal density of Wheat Leaves Based on microscopic images

The invention discloses a processing technique of wheat leaves as well as a computer vision technology field of wheat leaf stomatal density measurement method based on microscopic images, the wheat leaf stomatal density measurement method based on microscopic images of the specific steps are as follows: S1: to select grain full wheat pretreatment; S2: pretreated seeds placed in a constant temperature incubator for 15 days; S3: second pieces of Cultured Wheat Seedling Leaves from root cut; S4: both sides of the leaves with the tape tightly bonded S5: sticky tape; leaf epidermis along the epidermal contour cut into square film; S6: regulation of digital microscope and photographed; S7: the microscope images using multi focus image fusion technology for processing; S8: image recognition in microscope after image processing, the invention can measure the blade surface density of stomata The accuracy rate is higher.

【技术实现步骤摘要】
一种基于显微图像的小麦叶片气孔密度测量方法
本专利技术涉及小麦叶片的处理技术以及计算机视觉
，具体为一种基于显微图像的小麦叶片气孔密度测量方法。
技术介绍
气孔是植物与外界环境之间进行气体交换(如二氧化碳和水蒸汽等)的重要通道,在植物的光合作用、蒸腾作用以及水分利用中发挥着巨大的作用。一般来说气孔由两个腰果状的保卫细胞组成，它们形成一个可以开闭的孔。气孔是高等植物表皮所特有的结构。一般气孔位于植物叶片的背面，如蔷薇花科植物苹果；禾本科植物叶片两面都有气孔，如小麦；但一些水生植物，如睡莲，气孔只分布于叶片正面。在细胞学、植物生理学的研究中，常常需要测定叶片下表皮气孔的分布、形状和大小等。常用方法有徒手直接撕取叶片法、印迹法。直接用镊子撕取植物材料的表皮制作成临时装片，在显微镜下观察，此法操作简便，耗时短，但是此法得到的临时装片往往由于气孔关闭而无法得到真实的气孔状况，还有一些材料往往不能靠直接撕取而获得叶片表皮；利用印迹法获得叶片下表皮结构，得到的图像中细胞结构清晰，真实度较好，有利于研究植物器官发育过程中植物细胞大小及数目的变化，但是此法操作费时，不能够观察到气孔的细微结构，为此，我们提出了一种基于显微图像的小麦叶片气孔密度测量方法，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于显微图像的小麦叶片气孔密度测量方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于显微图像的小麦叶片气孔密度测量方法，该基于显微图像的小麦叶片气孔密度测量方法的具体步骤如下：S1：挑选籽粒饱满的小麦种，置于小烧杯中先用蒸馏水冲洗三次，并用75％的酒精溶液浸泡1min，然后再用蒸馏水冲洗三次，每次1min,除去小麦种子上的酒精残留，冲洗后再用蒸馏水浸泡45～60min，之后再用蒸馏水冲洗一次；S2：浸泡后将种子分装在培养皿中，并放置在恒温培养箱中，恒温温度25℃，湿度为33％，且在小麦种培养期间早、中、晚定时加水换水，每天记录小麦的发芽率，培养15天左右；S3：将培养后的小麦苗的第二片叶从根部剪下若干，并将叶片用清水冲洗后再用蒸馏水进行清洗，之后用吸水纸吸干，摆放整齐后备用；S4：将透明塑料胶带拉开10～15cm，胶面朝上平放在实验台面上，捏住叶片被剪端，将叶片正面粘在胶带上并将叶片对折粘在叶片的背面，使胶带与叶片的两端紧密粘接；S5：将对折的胶带撕开，将粘有叶片下表皮的胶带沿表皮轮廓剪成1cm×1cm的正方形胶片，并在载玻片上滴2滴蒸馏水和1滴1％的碘-碘化钾染液，将粘有叶片下表皮的胶带胶面向下放在载玻片上，染色1min，并盖上玻片；S6：调节数码显微镜，放大倍数40×10，并导入显微镜图像处理软件系统进行拍照，对气孔形态进行观察；S7：对显微镜图像采用多聚焦图像融合技术进行处理，将多张不同焦距的图像经过融合处理后，提取各自的清晰信息综合成一幅新的视场范围更大清晰范围更大的图像，便于人眼进行观察；S8：针对处理后的显微镜图像进行图像识别，并统计图像上的气孔数量，根据叶片的实际尺寸，得到实际的气孔密度。优选的，所述步骤S2中，在培养皿的底部垫上一层滤纸，避免水分蒸发过快，同时用保鲜膜将培养皿包裹后在其顶部保鲜膜上针扎若干小孔，便于小麦种呼吸。优选的，所述步骤S4中，左手捏住叶片被剪的一端使叶片正面粘在胶带上，在粘贴过程中先将叶片粘贴在胶带上，然后将叶片向叶正面弯曲并逐渐向前慢慢推进，使叶片正面与胶带充分接触，为了防止粘贴过程中叶片皱缩，应右手拿解剖针置于叶片与胶带之间进行调整，使叶片平整的粘贴在胶带上，将胶带对折粘在叶片的背面并用手指对捏胶带使叶片与胶带之间紧密粘接。优选的，所述步骤S5中，在胶带揭开的过程中，叶片的正面仍粘在胶带上，背面与胶带分离，将叶片下表皮粘在胶带上。优选的，所述步骤S6中，在对叶片的气孔形态特征进行观察时，将叶片制成3个临时装片在40×10倍数码显微镜下观察，每一装片上选取10个视野进行拍照，即每个叶片共30幅图片。优选的，所述步骤S7中，在多聚焦图像融合技术针对图像边缘的检测中，应用一阶导数和二阶导数进行，其中一阶导数用于检测图像中的一个点是否为边缘的一个点，并通过二阶导数正负极值的虚拟连线的过零点来判断出边缘的中点。优选的，所述步骤S8中，在显微镜的图像识别过程中，根据图像的像素灰度、RGB值和频谱的图像基本特征进行识别。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术操作简单，耗时短，适合研究栽培作物气孔的动态变化，针对采集的叶片标本采用显微图像处理的方式进行观察叶片表面的气孔密度，其结果准确率较高。附图说明图1为本专利技术工作流程图。具体实施方式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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。请参阅图1，本专利技术提供一种技术方案：一种基于显微图像的小麦叶片气孔密度测量方法，该基于显微图像的小麦叶片气孔密度测量方法的具体步骤如下：S1：挑选籽粒饱满的小麦种，置于小烧杯中先用蒸馏水冲洗三次，并用75％的酒精溶液浸泡1min，然后再用蒸馏水冲洗三次，每次1min,除去小麦种子上的酒精残留，冲洗后再用蒸馏水浸泡45～60min，之后再用蒸馏水冲洗一次；S2：浸泡后将种子分装在培养皿中，并放置在恒温培养箱中，恒温温度25℃，湿度为33％，且在小麦种培养期间早、中、晚定时加水换水，每天记录小麦的发芽率，培养15天左右，在培养皿的底部垫上一层滤纸，避免水分蒸发过快，同时用保鲜膜将培养皿包裹后在其顶部保鲜膜上针扎若干小孔，便于小麦种呼吸；S3：将培养后的小麦苗的第二片叶从根部剪下若干，并将叶片用清水冲洗后再用蒸馏水进行清洗，之后用吸水纸吸干，摆放整齐后备用；S4：将透明塑料胶带拉开10～15cm，胶面朝上平放在实验台面上，捏住叶片被剪端，将叶片正面粘在胶带上并将叶片对折粘在叶片的背面，使胶带与叶片的两端紧密粘接，左手捏住叶片被剪的一端使叶片正面粘在胶带上，在粘贴过程中先将叶片粘贴在胶带上，然后将叶片向叶正面弯曲并逐渐向前慢慢推进，使叶片正面与胶带充分接触，为了防止粘贴过程中叶片皱缩，应右手拿解剖针置于叶片与胶带之间进行调整，使叶片平整的粘贴在胶带上，将胶带对折粘在叶片的背面并用手指对捏胶带使叶片与胶带之间紧密粘接；S5：将对折的胶带撕开，将粘有叶片下表皮的胶带沿表皮轮廓剪成1cm×1cm的正方形胶片，并在载玻片上滴2滴蒸馏水和1滴1％的碘-碘化钾染液，将粘有叶片下表皮的胶带胶面向下放在载玻片上，染色1min，并盖上玻片，在胶带揭开的过程中，叶片的正面仍粘在胶带上，背面与胶带分离，将叶片下表皮粘在胶带上；S6：调节数码显微镜，放大倍数40×10，并导入显微镜图像处理软件系统进行拍照，对气孔形态进行观察，在对叶片的气孔形态特征进行观察时，将叶片制成3个临时装片在40×10倍数码显微镜下观察，每一装片上选取10个视野进行拍照，即每个叶片共30幅图片；S7：对显微镜图像采用多聚焦图像融合技术进行处理，将多张不同焦距的图像经过融合处理后，提取各自的清晰信息综合成一幅新本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于显微图像的小麦叶片气孔密度测量方法，其特征在于：该基于显微图像的小麦叶片气孔密度测量方法的具体步骤如下：S1：挑选籽粒饱满的小麦种，置于小烧杯中先用蒸馏水冲洗三次，并用75％的酒精溶液浸泡1min，然后再用蒸馏水冲洗三次，每次1min,除去小麦种子上的酒精残留，冲洗后再用蒸馏水浸泡45～60min，之后再用蒸馏水冲洗一次；S2：浸泡后将种子分装在培养皿中，并放置在恒温培养箱中，恒温温度25℃，湿度为33％，且在小麦种培养期间早、中、晚定时加水换水，每天记录小麦的发芽率，培养15天左右；S3：将培养后的小麦苗的第二片叶从根部剪下若干，并将叶片用清水冲洗后再用蒸馏水进行清洗，之后用吸水纸吸干，摆放整齐后备用；S4：将透明塑料胶带拉开10～15cm，胶面朝上平放在实验台面上，捏住叶片被剪端，将叶片正面粘在胶带上并将叶片对折粘在叶片的背面，使胶带与叶片的两端紧密粘接；S5：将对折的胶带撕开，将粘有叶片下表皮的胶带沿表皮轮廓剪成1cm×1cm的正方形胶片，并在载玻片上滴2滴蒸馏水和1滴1％的碘‑碘化钾染液，将粘有叶片下表皮的胶带胶面向下放在载玻片上，染色1min，并盖上玻片；S6：调节数码显微镜，放大倍数40×10，并导入显微镜图像处理软件系统进行拍照，对气孔形态进行观察；S7：对显微镜图像采用多聚焦图像融合技术进行处理，将多张不同焦距的图像经过融合处理后，提取各自的清晰信息综合成一幅新的视场范围更大清晰范围更大的图像，便于人眼进行观察；S8：针对处理后的显微镜图像进行图像识别，并统计图像上的气孔数量，根据叶片的实际尺寸，得到实际的气孔密度。...

【技术特征摘要】
1.一种基于显微图像的小麦叶片气孔密度测量方法，其特征在于：该基于显微图像的小麦叶片气孔密度测量方法的具体步骤如下：S1：挑选籽粒饱满的小麦种，置于小烧杯中先用蒸馏水冲洗三次，并用75％的酒精溶液浸泡1min，然后再用蒸馏水冲洗三次，每次1min,除去小麦种子上的酒精残留，冲洗后再用蒸馏水浸泡45～60min，之后再用蒸馏水冲洗一次；S2：浸泡后将种子分装在培养皿中，并放置在恒温培养箱中，恒温温度25℃，湿度为33％，且在小麦种培养期间早、中、晚定时加水换水，每天记录小麦的发芽率，培养15天左右；S3：将培养后的小麦苗的第二片叶从根部剪下若干，并将叶片用清水冲洗后再用蒸馏水进行清洗，之后用吸水纸吸干，摆放整齐后备用；S4：将透明塑料胶带拉开10～15cm，胶面朝上平放在实验台面上，捏住叶片被剪端，将叶片正面粘在胶带上并将叶片对折粘在叶片的背面，使胶带与叶片的两端紧密粘接；S5：将对折的胶带撕开，将粘有叶片下表皮的胶带沿表皮轮廓剪成1cm×1cm的正方形胶片，并在载玻片上滴2滴蒸馏水和1滴1％的碘-碘化钾染液，将粘有叶片下表皮的胶带胶面向下放在载玻片上，染色1min，并盖上玻片；S6：调节数码显微镜，放大倍数40×10，并导入显微镜图像处理软件系统进行拍照，对气孔形态进行观察；S7：对显微镜图像采用多聚焦图像融合技术进行处理，将多张不同焦距的图像经过融合处理后，提取各自的清晰信息综合成一幅新的视场范围更大清晰范围更大的图像，便于人眼进行观察；S8：针对处理后的显微镜图像进行图像识别，并统计图像上的气孔数量，根据叶片的实际尺寸，得到实际的气孔密度。2.根据权利要求1所述的一种基于显微图像的小麦叶片气孔密度测量方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁位华，茹振钢，冯素伟，李婷婷，
申请(专利权)人：河南科技学院，
类型：发明
国别省市：河南,41