基于图像的植物根系表型分析方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于图像的植物根系表型分析方法、系统及装置，方法包括获取原始植物根系图像并结合四个标识符进行校正处理，得到校正后植物根系图像；进行预处理，得到根系二值图，基于根系二值图得到植物根系骨架信息；进行分别端点及交点检测，得到端点集合、交点集合及segment Array集合；构建连通图；根据单源路径搜索算法，遍历连通图中所有任意两端点，得到第一路径以及主根表型信息；依照平滑性原则，递归地获取侧根拓扑结构以及对应的等级层次。本发明专利技术克服了传统测量方法测量过程中主观性强、效率低的缺陷，能够快速、准确植物根系表型参数，满足研究对象对烟苗表型参数的测量需求，可为根系表型研究提供数据参考。可为根系表型研究提供数据参考。可为根系表型研究提供数据参考。

【技术实现步骤摘要】
基于图像的植物根系表型分析方法、系统及装置


[0001]本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种基于计算机视觉的植物根系表型分析方法、系统及装置。

技术介绍

[0002]在现有技术中，基于图像处理技术分割水稻根系以此提取根系颜色特征、发散度特征等，但仅能进行全局分析，无法对单独支根进行分析。或者通过自适应阈值分割和形态学变换提取水稻根系，尤其是采用一种特殊的形态学变换去除分割过程中产生的毛刺、断裂现象，为后继研究人员对根系的拓扑结构研究提供了分割思路，缺点是细小根会导致无法保留，作者也没有进一步提供根系拓扑结构分析的研究思路。另外还有人提供了现有根系接触式观察和无接触图像采集技术调研。其中Schubart采用土壤剖面法结合水冲法，Sach采用玻璃隔板观察法，Weaver对根系挖掘方法进行了改进与规范等，但总体而言，根系研究方法仍然以挖掘手动操作法为主。随着技术条件的提升，三维摄影法、核磁共振法、3D激光扫描法等探测直径不小于5mm的根系并将其转换为图像信息，等等。
[0003]在目前对植物根系的研究中，一般对根系测量或分析的研究主要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图像的植物根系表型分析方法，其特征在于，包括以下步骤：获取原始植物根系图像并结合四个标识符进行校正处理，得到校正后植物根系图像，其中，所述四个标识符在原始植物根系图像的四个角；对校正后植物根系图像进行预处理，得到仅包含根系区域的根系二值图，基于根系二值图得到植物根系骨架拓扑结构；基于植物根系骨架拓扑结构进行分别端点及交点检测，得到端点集合、交点集合及segment Array集合，其中，segment Array集合中每个segment元素为植物根系骨架拓扑结构中由端点或交点为起始点和结束点的片段，所述片段除去起始结束点不含其它的端点/关节点；基于端点集合、交点集合以及segment Array集合构建连通图，其中，端点集合和交点集合中的任一点为连通图的顶点、segment Array集合为连通图的边；根据单源路径搜索算法，遍历所述连通图中所有任意两端点，得到第一路径，基于第一路径得到主根路径，进而主根表型信息，主根表型信息包括主根长度及主根根粗；基于segment Array集合及主根路径上的交点，依照平滑性原则，递归地获取侧根拓扑结构以及对应的等级层次，进而得到所有侧根路径，其中，各个侧根路径由segment Array集合中的一个或多个元素组成。2.根据权利要求1所述的基于图像的植物根系表型分析方法，其特征在于，所述基于植物根系骨架拓扑结构进行分别进行端点及交点检测，得到端点集合及交点集合，包括以下步骤：对植物根系骨架拓扑结构进行端点检测及交点检测，得到端点结合和交点集合；对由端点/交点为起始点和结束点的片段同时该片段除去起始结束点不含其它的端点/关节点进行segment Array划分，segment Array中的各个segment为独立元数据。3.根据权利要求1所述的基于图像的植物根系表型分析方法，其特征在于，所述根据单源路径搜索算法，遍历所述连通图中所有任意两端点，得到第一路径，基于第一路径得到主根路径，进而主根表型信息，包括以下步骤：根据单源路径搜索算法，遍历所述连通图中所有任意两端点，得到第一路径；通过预设筛选条件对第一路径进行筛选，若第一路径满足预设筛选条件，则对应的第一路径为主根路径，所述第一路径的长度则为主根长度；基于主根路径，采用切垂线测量法得到主根宽度。4.根据权利要求3所述的基于图像的植物根系表型分析方法，其特征在于，所述预设筛选条件至少为交点数量比任意其他两端点所成第一路径上交点数量都多。5.根据权利要求1或3所述的基于图像的植物根系表型分析方法，其特征在于，所述基于segment Array集合及主根路径上的交点，依照平滑性原则，递归地获取侧根拓扑结构以及对应的等级层次，进而得到所有侧根路径，包括以下步骤：遍历主根路径上的交点，以主根路径上交点为起始点从segment Array集合进行第一级搜索，若segment为端点，则结束搜索，并得到相应等级层次的侧根拓扑结构；若为交点，作为起始点从segment Array集合进行第二级搜索，直至查找到一端为端点，则结束搜索，并得到相应等级层次的侧根拓扑结构；基于侧根拓扑结构得到各个侧根路径。
6.根据权利要求4所述的基于图像的植物根系表型分析方法，其特征在于，当侧根路径存在分叉时，则选择当前segment与下一个相连候选segment在交叉处所成路径钝角最大角的路径。7.根据权利要求1所述的基于图像的植物根系表型分析方法，其特征在于，所述结合四个标识符进行校正处理，得到校正后植物根系图像，包括以下步骤：将四个标识符的中心坐标按照顺时针顺序或逆时针顺序依次设置为C1、C2、C3、C4，其中，C1为第一角标识符中心坐标、C2为第二角标识符中心坐标、C3为第三角标识符中心坐标、C4为第四角标识符中心坐标，并将中心坐标所形成矩形的长宽比设置为a...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱旭华，陈渝阳，王闯，刘荣利，
申请(专利权)人：浙江托普云农科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：