本发明专利技术公开了一种小麦种子种皮厚度测量方法。所述方法包括步骤：使用刀片直接切开小麦种子制作种子的切片；针对切片，利用红外显微成像系统采集小麦种子的红外显微光谱图像；根据红外显微光谱图像，提取能够反映种皮和内部组织差异的小麦种子的特征图像；对特征图像进行处理，获得种皮图像；标定种皮图像的比例尺，根据比例尺以及种皮图像中对应种皮厚度的像素数量，计算单粒小麦种子的种皮厚度。所述方法，以简单的操作步骤，实现了对单粒小麦种子种皮厚度的快速、准确测量；并且，制作切片简单，不需要使用化学试剂，安全环保；不需要人工主观判断，避免了人为误差；所述方法还可以应用于与其他作物(如玉米)的种皮测量，具有广泛的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及种皮厚度测量
，特别涉及一种。
技术介绍
种子种皮是种子外面的覆被部分，由好几层细胞组成，主要成分为纤维素，具有保护种子不受外力机械损伤和防止病虫害入侵的作用。种皮对于种子的储藏具有重要作用， 种子在贮藏过程中通过种皮进行水分和气体的交换，种皮较厚会在一定程度上阻止水分和气体的交换进而导致种子萌发率降低。种子萌发率偏低对播种、出苗产生阻碍，种子利用率降低。小麦种皮厚度会影响小麦的加工品质，特别是影响出粉率的大小。小麦出粉率是指去除麦皮后产出的面粉质量与小麦质量的比率。籽粒皮薄比皮厚的小麦容重值大，出粉率高，经济价值高。种皮厚度也是育种过程中需要进行筛选鉴定的重要性状，一般来说白皮麦皮薄，红皮麦皮厚。小麦育种时育种家通常需咬开小麦用肉眼来查看种皮厚度情况。因此， 农作物种子种皮厚度的测量对选种育种、粮食加工、种子储藏等都具有重要意义。现有的农作物种皮厚度测量方法有用牙咬开种子目测观察法、扫描电镜法、显微镜法、测微尺法、磨粉法等。扫描电镜测量种皮厚度的方法，需要对种子进行预处理，先把种子固定在3%的戊二醛中，再用各级酒精脱水，然后自然干燥，用导电胶带贴在样品台上，镀膜后在扫描电镜下观察，可清晰看到种皮的细胞结构，直接读取种皮厚度。目前常用的显微镜法是在可见光下通过观察种子显微标本的种皮细胞并用目镜测微尺直接读取种皮厚度实现测量，由于种皮和胚乳部分在可见光下直接观测差异不大， 因此需要用相应的化学试剂对种子切片进行染色，染色的目的是利于清晰地观察种皮中不同细胞组织的形态。显微标本制作过程细致而复杂，制作时间长，实验条件需要严格控制， 制作过程应用的化学试剂会造成一定的环境污染，对实验员技术要求较高。测微尺法是通过测量从种子上剥离下来的种皮实现种皮厚度测量，小麦的种皮不容易直接剥离，一般需要先浸泡再进行精细手工操作，种皮剥离过程时间长，浸泡过的种子种皮会膨胀，剥离下来后需烘干然后进行测量，烘干的种皮容易碎裂不利于直接测量，另外常用的螺旋测微尺的精度为O. Olmm,估读一位到O. OOlmm,而小麦种皮厚度通常在几十个微米左右，因此仪器本身的精度不够，读值时误差较大。小麦种皮厚度本身不均匀，因此测量种皮某个位置的厚度难以反映种皮厚度的整体情况。磨粉法测量的是一定量的小麦群体种子磨粉后的麦皮重量，能间接反映种皮厚度，适用于不同品种间小麦种皮厚度的整体比较，无法实现单粒小麦的种皮厚度测量。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何提供一种，以实现对单粒小麦种子种皮厚度的快速、准确测量。(二)技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供一种，其包括步骤A :使用刀片直接切开小麦种子制作种子的切片；B :针对所述切片，利用红外显微成像系统采集小麦种子的红外显微光谱图像；C :根据所述红外显微光谱图像，提取能够反映种皮和内部组织差异的小麦种子的特征图像；D :对所述特征图像进行处理，获得种皮图像；E :标定所述种皮图像的比例尺，根据所述比例尺以及所述种皮图像中对应种皮厚度的像素数量，计算单粒小麦种子的种皮厚度。优选地，所述步骤A具体包括步骤Al :选取饱满的小麦种子作为测量对象；A2 :用刀片直接切取小麦种子中间部分，获得小麦种子的切片；所述切片的两个切面平整且平行，并且所述切片的厚度介于I. 8mm到2mm。优选地,所述步骤B具体包括步骤BI:扫描背景光谱；B2 :扫描所述切片的显微可见图像；B3 :在所述显微可见图像中选择检测区域并进行定位，然后在12500 2000CHT1光谱范围内进行红外光谱图像扫描，获得小麦种子的红外显微光谱图像。优选地，所述步骤C具体包括步骤Cl :根据所述红外显微光谱图像，获得小麦种子的平均吸光度图像、单波长图像或者峰比率图像；C2:根据所述平均吸光度图像、单波长图像或者峰比率图像，获得能够反映种皮和内部组织差异的小麦种子的特征图像。优选地，所述步骤D具体包括步骤Dl :将所述特征图像转化为灰度图像；D2 :选取阈值对所述灰度图像进行二值化处理，实现小麦种子与背景的分离，并得到二值化图像；D3:对所述二值化图像进行形态学图像处理，去掉非种皮区域的图像，得到种皮图像。优选地,所述步骤D2中，采用Otsu算法选取所述阈值。优选地，所述步骤D3中，采用腐蚀、膨胀、腐蚀与膨胀相结合或者重构的方法对所述二值化图像进行形态学图像处理。优选地,所述步骤E具体包括步骤El :标定所述种皮图像的比例尺；E2 :计算所述种皮图像中对应种皮厚度的像素数量；E3 :根据等比例原理，由所述种皮图像的比例尺和对应种皮厚度的像素数量，计算单粒小麦种子的种皮厚度。优选地，所述步骤El中，根据所述切片的最大直径，以及所述最大直径对应的像素数量，标定所述种皮图像的比例尺；或者通过同步采集已知尺寸的标准板的图像，标定所述种皮图像的比例尺。优选地，所述步骤E2中，通过计算多处种皮厚度对应的像素数量平均值的方式， 获得所述种皮图像中对应种皮厚度的像素数量；或者根据种皮区域像素数和种皮周长，等效获得所述种皮图像中对应种皮厚度的像素数量。(三)有益效果本专利技术的，通过采集小麦种子切片的红外显微光谱图像，并根据所述红外显微光谱图像进行处理和计算，以简单的操作步骤，实现了对单粒小麦种子种皮厚度的快速、准确测量。并且，所述方法不需要使用化学试剂，安全环保；制作切片操作简单，不需要进行石蜡包埋处理；所述方法不需要人工主观判断，避免了人为误差；所述方法还可以应用于其他作物(如玉米)的种皮测量，具有广泛的应用前景。附图说明图I是本专利技术实施例所述的流程图；图2是本专利技术实施例所述小麦种子的平均吸光度图像示意图；图3是本专利技术实施例所述种皮图像示意图；图4是本专利技术实施例所述的比例尺标定方法示意图。具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。图I是本专利技术实施例所述的流程图。如图I所示，所述方法包括步骤A :使用刀片直接切开小麦种子制作种子的切片。所述步骤A具体包括步骤Al :选取饱满的小麦种子作为测量对象。步骤A2 :用刀片直接切取小麦种子中间部分，获得小麦种子的切片；所述切片的两个切面平整且平行，并且所述切片的厚度介于I. 8mm到2mm。需要说明的是，所述切片不需要进行石蜡包埋，相比传统方法，操作步骤更加简单。本实施例中选用的小麦种子的品种包括农大195、京冬17和扬州13。所选种子均籽粒饱满，并且在执行步骤A2前，小麦种子的表面均被清理干净。对于上述3个品种，共取4个切片农大195和京冬17各取I个切片，扬州13从两粒种子中取两个切片。后续对所述4个切片均按照相同的步骤分别进行测量。步骤B:针对所述切片，利用红外显微成像系统采集小麦种子的红外显微光谱图像。本实施例所用实验仪器是傅里叶变换红外显微成像系统。打开仪器电源之前，须加液氮冷却MCT (mercury cadmium telluride，红外光谱仪检测器的一种)检测器。打开仪器电源和电脑，查看显微镜能量值并作记录，若能量值达不到标准要求，仪器会自动给出警告信息。打开仪器参数设置窗口，选择光路和激发光波段，选用近红外波段NIR。调节焦距，设置实验参数，各参数为成像本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱大洲，于春花，王成，王晓冬，潘大宇，罗斌，
申请(专利权)人：北京农业智能装备技术研究中心，
类型：发明
国别省市：
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