玉米品种测试方法、装置、系统、设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种玉米品种测试方法、装置、系统、设备及介质，涉及作物品种测试领域，该方法包括：根据多层玉米雄穗多视角图像确定目标玉米的所有单雄穗点云，多层玉米雄穗多视角图像是识别目标玉米电子标签，获取目标玉米对应的多层玉米雄穗多视角图像确定的；输入单雄穗点云至点云分割模型，获取点云分割模型输出的单雄穗分支尖端点云；根据单雄穗分支尖端点云以及单雄穗点云确定单雄穗主轴点云以及单雄穗分支点云；根据单雄穗主轴点云以及单雄穗分支点云确定玉米单雄穗表型指标数据，以根据目标玉米的所有单雄穗的表型指标数据测试玉米品种。本发明专利技术能够实现表型指标数据的高通量采集，提高了测试玉米品种的精细度以及准确率。提高了测试玉米品种的精细度以及准确率。提高了测试玉米品种的精细度以及准确率。

【技术实现步骤摘要】
玉米品种测试方法、装置、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及作物品种测试领域，尤其涉及一种玉米品种测试方法、装置、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]目前，基于计算机视觉技术只能提取玉米雄穗三维分布指标，无法满足玉米雄穗特异性、一致性和稳定性(Distinctness、Uniformity、Stability，DUS)指标的需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种玉米品种测试方法、装置、系统、设备及介质，用以解决现有技术中没有对雄穗分支的各精细化指标获取的技术缺陷，提供了一种获取雄穗长度、雄穗弯曲度、雄穗体积、雄穗高度、雄穗分散度、玉米雄穗短半轴长度、玉米雄穗长半轴长度、雄穗分支个数、雄穗分支长度、雄穗分支角度以及雄穗分支弯曲度，以提高玉米品种测试精度、提高测试效率的技术方案。
[0004]第一方面，本专利技术提供了一种玉米品种测试方法，包括：
[0005]根据多层玉米雄穗多视角图像确定目标玉米的所有单雄穗点云，所述多层玉米雄穗多视角图像是识别目标玉米电子标签，获取目标玉米对应的多层玉米雄穗多视角图像确定的；
[0006]对于目标玉米的任一单雄穗点云，输入所述单雄穗点云至点云分割模型，获取所述点云分割模型输出的单雄穗分支尖端点云；
[0007]根据所述单雄穗分支尖端点云以及所述单雄穗点云确定单雄穗主轴点云以及单雄穗分支点云；
[0008]根据所述单雄穗主轴点云以及单雄穗分支点云确定单雄穗表型指标数据，以根据目标玉米的所有单雄穗表型指标数据测试玉米品种；
[0009]所述单雄穗表型指标数据至少包括雄穗长度、雄穗弯曲度、雄穗体积、雄穗高度、雄穗分散度、玉米雄穗短半轴长度、玉米雄穗长半轴长度、雄穗分支个数、雄穗分支长度、雄穗分支角度以及雄穗分支弯曲度；
[0010]所述点云分割模型是根据多组不同种类的玉米品种雄穗点云样本中，每一雄穗分支尖端点云以及非尖端点云训练而确定的；
[0011]所述雄穗分支尖端点云为以雄穗分支尖端为起点向雄穗分支底端延伸预设长度后所形成区域内的所有点云。
[0012]根据本专利技术提供的玉米品种测试方法，所述根据所述多层玉米雄穗多视角图像确定目标玉米的所有单雄穗点云，包括：
[0013]三维点云重建所述多层玉米雄穗多视角图像，获取多层玉米雄穗三维点云；
[0014]从所述多层玉米雄穗三维点云中去除固定立柱点云，获取雄穗点云组；
[0015]根据聚类算法处理所述雄穗点云组，获取目标玉米的所有单雄穗点云。
[0016]根据本专利技术提供的玉米品种测试方法，在输入所述单雄穗点云至点云分割模型之前，还包括：
[0017]对于任一雄穗点云样本，标记以雄穗分支尖端为起点向雄穗分支底端延伸预设长度后所形成区域内的所有点云为第一标签，标记除所述区域外其他区域的所有点云为第二标签；
[0018]以所述第一标签对应的雄穗分支尖端点云以及所述第二标签对应的非尖端点云构建样本集，训练所有雄穗点云样本对应的所有样本集，确定点云分割模型。
[0019]根据本专利技术提供的玉米品种测试方法，所述根据所述单雄穗分支尖端点云以及所述单雄穗点云确定单雄穗主轴点云以及单雄穗分支点云，包括：
[0020]计算所述单雄穗点云的重心点，建立以所述重心点为圆心，以预设长度为半径的包围圆柱，确定所述包围圆柱沿竖直方向上最低点为所述单雄穗点云的主轴基点；
[0021]确定从所述单雄穗点云的主轴基点至每一所述单雄穗分支尖端点云的所有点云路径；
[0022]确定点云路径最短的所有点云为单雄穗主轴点云，确定除去单雄穗主轴点云之外的其他点云路径中点云为单雄穗分支点云。
[0023]根据本专利技术提供的玉米品种测试方法，所述根据所述单雄穗主轴点云以及单雄穗分支点云确定单雄穗表型指标数据，包括：
[0024]根据矫正矩阵矫正所述单雄穗点云的方向至垂直方向，所述矫正矩阵是对所述单雄穗主轴点云进行骨架收缩后所确定的骨架关键节点序列进行线性拟合而确定的；
[0025]根据单雄穗分支尖端点云的最高点至所述单雄穗主轴基点的最短距离确定雄穗长度；
[0026]根据玉米单雄穗高度与玉米单雄穗长度确定雄穗弯曲度；
[0027]根据所述单雄穗主轴点云以及单雄穗分支点云所围成的凸包体积确定雄穗体积；
[0028]根据竖直方向上单雄穗分支尖端点云的最高点以及所述单雄穗主轴点云的高度差确定雄穗高度；
[0029]根据单雄穗主轴点云的长度确定雄穗短半轴长度；
[0030]根据雄穗长度以及雄穗短半轴长度之差确定雄穗长半轴长度；
[0031]根据雄穗分支首节点与雄穗分支尾节点的最短距离确定雄穗分支长度；
[0032]根据所述单雄穗主轴点云以及单雄穗分支点云的夹角确定雄穗分支角度；
[0033]根据雄穗分支首节点与雄穗分支尾节点的直线距离以及所述雄穗分支长度确定雄穗分支弯曲度；
[0034]根据所有雄穗分支弯曲度的均值确定雄穗分散度。
[0035]第二方面，提供了一种玉米品种测试系统，包括如上所述的玉米品种测试方法的玉米品种测试设备；
[0036]还包括：
[0037]田间玉米雄穗取样设备，用于在玉米种植田间对玉米雄穗进行取样；
[0038]多层玉米雄穗固样设备，用于固定取样后的玉米雄穗，并识别目标玉米电子标签；
[0039]多视角图像采集设备，用于采集目标玉米对应的多层玉米雄穗多视角图像。
[0040]根据本专利技术提供的玉米品种测试系统，所述田间玉米雄穗取样设备包括：取样车，
所述取样车上固设有多层固样板；
[0041]对于每层固样板，设置有矩阵排列的多个固样槽，每一固样槽对应设置有固样孔，所述固样孔包括孔外圈、孔内圈以及孔底，其中，所述孔外圈为第一材质，所述孔内圈为第二材质，所述孔底设置有用于读写电子标签的电子芯片，所述电子芯片在工作状态下，与田间玉米植株上悬挂的射频芯片相接触，所述第二材质的弹性大于所述第一材质；
[0042]还包括显示面板，所述显示面板用于显示所述固样孔中玉米雄穗的取样结果以及电子标签。
[0043]根据本专利技术提供的玉米品种测试系统，所述多层玉米雄穗固样设备包括：固定立柱，以及分设于固定立柱上的多个固样支撑单元；
[0044]每一固样支撑单元远离所述固定立柱的端部设置有固样分支单元，所述固样分支单元包括滑槽以及识别器，所述滑槽上设置有固样槽，所述识别器在工作状态下，与所述固样孔相接触，以读写电子标签。
[0045]根据本专利技术提供的玉米品种测试系统，所述多视角图像采集设备包括：转轴、转臂以及采集臂，所述转轴轴连接所述转臂，所述转臂与所述采集臂固定连接；
[0046]所述采集臂包括第一采集臂以及第二采集臂，所述第一采集臂上固设有第一图像采集器，所述第二采集臂上固设有第二图像采集器以及第三图像采集器。
[0047]第三方面，提供了一种玉米品本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玉米品种测试方法，其特征在于，包括：根据多层玉米雄穗多视角图像确定目标玉米的所有单雄穗点云，所述多层玉米雄穗多视角图像是识别目标玉米电子标签，获取目标玉米对应的多层玉米雄穗多视角图像确定的；对于目标玉米的任一单雄穗点云，输入所述单雄穗点云至点云分割模型，获取所述点云分割模型输出的单雄穗分支尖端点云；根据所述单雄穗分支尖端点云以及所述单雄穗点云确定单雄穗主轴点云以及单雄穗分支点云；根据所述单雄穗主轴点云以及单雄穗分支点云确定单雄穗表型指标数据，以根据目标玉米的所有单雄穗表型指标数据测试玉米品种；所述单雄穗表型指标数据至少包括雄穗长度、雄穗弯曲度、雄穗体积、雄穗高度、雄穗分散度、玉米雄穗短半轴长度、玉米雄穗长半轴长度、雄穗分支个数、雄穗分支长度、雄穗分支角度以及雄穗分支弯曲度；所述点云分割模型是根据多组不同种类的玉米品种雄穗点云样本中，每一雄穗分支尖端点云以及非尖端点云训练而确定的；所述雄穗分支尖端点云为以雄穗分支尖端为起点向雄穗分支底端延伸预设长度后所形成区域内的所有点云。2.根据权利要求1所述的玉米品种测试方法，其特征在于，所述根据所述多层玉米雄穗多视角图像确定目标玉米的所有单雄穗点云，包括：三维点云重建所述多层玉米雄穗多视角图像，获取多层玉米雄穗三维点云；从所述多层玉米雄穗三维点云中去除固定立柱点云，获取雄穗点云组；根据聚类算法处理所述雄穗点云组，获取目标玉米的所有单雄穗点云。3.根据权利要求1所述的玉米品种测试方法，其特征在于，在输入所述单雄穗点云至点云分割模型之前，还包括：对于任一雄穗点云样本，标记以雄穗分支尖端为起点向雄穗分支底端延伸预设长度后所形成区域内的所有点云为第一标签，标记除所述区域外其他区域的所有点云为第二标签；以所述第一标签对应的雄穗分支尖端点云以及所述第二标签对应的非尖端点云构建样本集，训练所有雄穗点云样本对应的所有样本集，确定点云分割模型。4.根据权利要求1所述的玉米品种测试方法，其特征在于，所述根据所述单雄穗分支尖端点云以及所述单雄穗点云确定单雄穗主轴点云以及单雄穗分支点云，包括：计算所述单雄穗点云的重心点，建立以所述重心点为圆心，以预设长度为半径的包围圆柱，确定所述包围圆柱沿竖直方向上最低点为所述单雄穗点云的主轴基点；确定从所述单雄穗点云的主轴基点至每一所述单雄穗分支尖端点云的所有点云路径；确定点云路径最短的所有点云为单雄穗主轴点云，确定除去单雄穗主轴点云之外的其他点云路径中点云为单雄穗分支点云。5.根据权利要求1所述的玉米品种测试方法，其特征在于，所述根据所述单雄穗主轴点云以及单雄穗分支点云确定单雄穗表型指标数据，包括：根据矫正矩阵矫正所述单雄穗点云的方向至垂直方向，所述矫正矩阵是对所述单雄穗
主轴点云进行骨架收缩后所确定的骨架关键节点序列进行线性拟合而确定的；根据单雄穗分支尖端点云的最高点至所述单雄穗主轴基点的最短距离确定雄穗长度；根据竖直方向上单雄穗分支尖端点云的最高点以及所述单雄穗主轴基点的高度差确定雄穗高度；根据玉米单雄穗高度与玉米单雄穗长度确定雄穗弯曲度；根据所述单雄穗主轴点云以及单雄穗分支点云所围成的凸包体积确定雄穗体积；根据单雄穗主轴点云的长度确定雄穗短半轴长度；根据雄穗长度以及雄穗短半轴长度之差确定雄穗长半轴长度；根据雄穗分支首节点与雄穗分支尾节点的最短距离确定雄穗分支长度；根据所述单雄穗主轴点云以及单雄穗分支点云的夹角确定雄穗分支角度；根据雄穗分支首节点与雄穗分支尾节点的直线...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴升，郭新宇，王传宇，樊江川，温维亮，苟文博，张文麒，
申请(专利权)人：北京市农林科学院信息技术研究中心，
类型：发明
国别省市：