一种农作物种子形态测定及分析方法技术

一种农作物种子形态测定及分析方法，包括：种子特征提取系统，所述硬件结构包括：视觉信息采集设备、计算机信息处理设备、信息存储设备、视觉信息及结果输出设备；所述软件结构包括：图像采集或图像导入、图像预处理、特征提取、特征应用；图像采集是通过控制与计算机连接的摄像机采集物理空间的农业种子图像并数字化图像；特征提取的方法有区域分割、纹理分析、特征测量；经过特征提取，图像信息转化为一系列的特征描述信息，然后应用这些特征进行农业种子检测，设计分类器进行农业种子识别。对实现农产品检测的自动化和智能化有重要意义；有利于准确评价农业种子质量等级，是促进农业生产持续优质、高产、稳产的有效手段。稳产的有效手段。稳产的有效手段。

【技术实现步骤摘要】
一种农作物种子形态测定及分析方法


[0001]本专利技术涉及农作物种子分析领域，特别涉及一种农作物种子形态测定及分析方法。

技术介绍

[0002]民以食为天，农以种为先。种子质量关系农民的根本利益，关系国家的粮食安全，所以迫切需要加强对种子质量的检测，监督和管理的力度，这对我们农业大国尤为重要。进行农业种子品种纯度鉴定，是种子质量保证体系的重要组成部分，是准确评价农业种子质量等级的主要依据，是保证品种优良遗传性状得以充分发挥，保护农业生产安全，促进农业生产持续优质、高产、稳产的有效手段。根据我国现行标准GB/T3543.1
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3543.7
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1995《农作物种子检验规程》的要求，农业种子纯度检测主要有种苗形态鉴定、田间小区种植鉴定、蛋白质电泳检验法和籽粒形态鉴定。
[0003]1、种苗形态检验法：该法根据不同品种幼苗的独特性状进行检验，如幼苗芽鞘颜色、幼苗生长锥、子叶的形状、颜色、大小等。该法简便，但受环境的影响颇大，检验结果不够可靠。
[0004]2、田间小区种植检验法(成株期形态检验法)：该法是将一定量的作物种子在田间种植一个小区，单粒播种，不间苗，不定苗，并设有标准品种小区作对照。主要根据株形、株高、叶片数、叶色、叶片宽窄、花药颜色等作出评判。但此法所需时间较长，当年所生产的种子要等下一个生长季节或异地鉴定才能得到结果，往往丧失商机，费工占地，且这种方法受环境影响颇大，同时，因为检验人员的业务水平和判断能力产生差异，人为因素影响较大，使得鉴定结果的准确性受到一定程度的影响。
[0005]3、蛋白质电泳检验法该法利用电泳技术对备检样品的种子或幼苗的蛋白质进行分离、染色，形成蛋白质电泳谱带的差异，并与标准品种相比较，从而鉴定品种的真实性和纯度。不同作物品种，基因不同，基因的直接表达产物
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蛋白质在种类、数量、结构等方面亦不同。该法即是利用蛋白质的多态性来反映不同品种DNA组成上的差异，从而进行品种鉴定。该法快速、可靠，不受环境影响；但蛋白质活性不稳、电泳图谱易受种子发育阶段及表达器官的影响等原因，一定程度影响了鉴定结果的准确性，而且此法将彻底损坏被检种子。
[0006]4、种子形态检验法：该法根据种子形状、大小、色泽、质地、表面的光与毛以及种子外表各部位的特征来加以鉴别，以区分本品种与异品种。该法简单、经济、快速，但传统的人为鉴定容易造成人眼的疲劳，且主要依赖种子专家的经验进行鉴定，不利于推广。
[0007]由于上述传统鉴定方法的诸多不足，随着我国农业自动化的发展，要求对种子品质进行快速、实时、高效检测。如果能采取一种快速、有效的方法对种子的品质进行检测，将会有力促进我国种子检验事业的发展。计算机视觉应用于农业种子检测领域正顺应这一趋势。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种农作物种子形态测定及分析方法，其能有效解决传统的种子检测周期长实效性差、效率低、准确性差且劳动强度高，受主客观因素影响较大等问题；对实现农产品检测的自动化和智能化有重要意义；有利于准确评价农业种子质量等级，是促进农业生产持续优质、高产、稳产的有效手段。
[0009]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0010]一种农作物种子形态测定及分析方法，其特征在于，包括：种子特征提取系统，其包括：硬件结构及软件结构；
[0011]所述硬件结构包括：视觉信息采集设备、计算机信息处理设备、信息存储设备、视觉信息及结果输出设备；所述视觉信息采集设备即图像采集设备，且包括：成像设备和数字化设备；所述计算机信息处理设备用于对输入的图像信息进行处理、分析和识别，以备结果显示；数字图像的数据量需要所述信息存储设备存放；所述视觉信息及结果输出设备是将数字图像或者检测结果显示或打印出来的设备，如打印机、显示器等；
[0012]所述软件结构包括：图像采集或图像导入、图像预处理、特征提取、特征应用；图像采集是通过控制与计算机连接的摄像机采集物理空间的农业种子图像并数字化图像；通过图像采集获取的农业种子图像可以直接应用也可以存储在计算机硬盘等存储设备供以后需要时通过图像导入直接将需要的图像加载到计算机内存；通过图像采集处于物理空间的农业种子物理体就转变为模式空间的农业种子图像，农业种子图像在模式空间经过图像变换、图像增强、图像分割、形态学处理一系列图像预处理，图像的特征包括形状特征、纹理特征、结构特征和颜色特征等；特征提取的方法有区域分割、纹理分析、特征测量；经过特征提取，图像信息转化为一系列的特征描述信息，然后应用这些特征进行农业种子检测，设计分类器进行农业种子识别。
[0013]本专利技术与现有技术相比的优点在于：其能有效解决传统的种子检测周期长实效性差、效率低、准确性差且劳动强度高，受主客观因素影响较大等问题；对实现农产品检测的自动化和智能化有重要意义；有利于准确评价农业种子质量等级，是促进农业生产持续优质、高产、稳产的有效手段。
[0014]作为改进，所述图像采集设备包括计算机、摄像机、光源、灯箱、支架和载物托盘，在灯箱的顶端中部连接计算机的安装摄像机，且内部涂有无闪烁黑漆，使箱体内形成均匀漫反射空间，所述光源位于灯箱的顶端内壁上，且分布在摄像机两侧，所述支架固定在灯箱内一侧壁上，所述支架下部固定连接载物托盘，且载物托盘表面为黑色，采用煮黑加工工艺处理，以使背景反射接近漫反射。
[0015]作为改进，所述成像设备是指通过光学摄像机或红外、激光、超声、X射线对周围场景或物体进行探测成像，得到关于场景或物体的二维或三维数字化图像，如数字扫描仪，超声成像探测仪，CT成像设备等；
[0016]数字化设备是对模拟图像进行数字化、以便将图像送入计算机进行处理的设备，如图像采集卡等。
[0017]作为改进，所述图像变换对系统中图像颜色、大小、角度等进行调整；其中图像灰度化子菜单可将彩色BMP图像转化为灰度图像，图像缩放子菜单可以对图像进行不同比例的缩放，图像旋转子菜单可使图像绕形心进行0到360度的旋转，图像反色子菜单可使图像
中各像素点的灰度值改变为与之相对的灰度值。
[0018]作为改进，所述图像增强是处理图像使其比原始图像适合于特征提取的需要，其包括：图像平滑、中值滤波、图像锐化等子菜单；图像平滑和中指滤波减少或者消除图像的噪声，所述图像锐化子菜单用于使模糊的图像变得清晰。
[0019]作为改进，所述图像分割：目的是图像空间分割成有意义的区域；其包括阈值分割、轮廓提取、区域填充等子菜单。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的结构示意图；
[0021]图2为本专利技术硬件结构的结构示意图；
[0022]图3为本专利技术软件运行时的结构示意图；
[0023]图4为本专利技术玉米种子灰度图像的局部在计算机中的矩阵示意图；
[0024]图5为本专利技术种子形心标定图；
[0025]图6为本专利技术种子尖端定位的算法流程图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种农作物种子形态测定及分析方法，其特征在于，包括：种子特征提取系统，其包括：硬件结构及软件结构；所述硬件结构包括：视觉信息采集设备、计算机信息处理设备、信息存储设备、视觉信息及结果输出设备；所述视觉信息采集设备即图像采集设备，且包括：成像设备和数字化设备；所述计算机信息处理设备用于对输入的图像信息进行处理、分析和识别，以备结果显示；数字图像的数据量需要所述信息存储设备存放；所述视觉信息及结果输出设备是将数字图像或者检测结果显示或打印出来的设备，如打印机、显示器等；所述软件结构包括：图像采集或图像导入、图像预处理、特征提取、特征应用；图像采集是通过控制与计算机连接的摄像机采集物理空间的农业种子图像并数字化图像；通过图像采集获取的农业种子图像可以直接应用也可以存储在计算机硬盘等存储设备供以后需要时通过图像导入直接将需要的图像加载到计算机内存；通过图像采集处于物理空间的农业种子(物理体)就转变为模式空间的农业种子图像，农业种子图像在模式空间经过图像变换、图像增强、图像分割、形态学处理一系列图像预处理，图像的特征包括形状特征、纹理特征、结构特征和颜色特征等；特征提取的方法有区域分割、纹理分析、特征测量；经过特征提取，图像信息转化为一系列的特征描述信息，然后应用这些特征进行农业种子检测，设计分类器进行农业种子识别。2.根据权利要求1所述的一种农作物种子形态测定及分析方法，其特征在于：所述图像采集设备包括计算机(1)、摄像机(3)、光源(4)、灯箱(5)、支架(6)和载物托盘(2)，在灯箱(5)的顶端中部连接计算机(1)的安装摄像机(3)，且内部涂有...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓怀，刘志宏，陈世国，陈红娜，周志豪，
申请(专利权)人：深圳市农业科技促进中心，
类型：发明
国别省市：