[发明专利]基于计算机视觉技术的玉米果穗考种方法、系统和装置

说明书

技术领域

本发明涉及玉米果穗考种技术领域，尤其涉及基于计算机视觉技术的玉米果穗考种方法、系统和装置。

背景技术

玉米果穗考种是玉米作物遗传育种过程中一个重要的环节，对于玉米生产、科研中有着重要的意义。目前，玉米果穗考种一般选择人工考种的方式，人力成本大，考种周期长、主观测量误差大等问题。应用计算机视觉对玉米果穗进行自动考种具有高效、快速、精确等特点，对于实现精确育种和高效商业化育种有着重要意义。此外，便携式自动考种装置更可适应不同的野外考种环境。

在玉米果穗考种过程中，果穗的秃尖长度、穗行数以及行粒数是最常见也是较为重要的育种性状。

公开号为CN101933417A的中国专利申请公开了一种基于机器视觉的玉米考种装置，可以测量玉米果穗的穗长、穗行数、行粒数、秃尖长度、秃尖率等多个外观参数。然而，其设计的装置单次只能测量一穗果穗，通量低。公开号为CN202160400U的中国专利申请公开了一种基于立体视觉的玉米果穗外在形态记录与测量装置，其设计成本较高，且单次也只能测量一穗果穗，无法满足高通量测量的实际需求。

公开号为CN102425992A的中国专利申请公开了一种玉米果穗性状测量装置和测量玉米穗行数、穗行倾角以及穗缘角的方法，然而此方法需要通过穗横断面进行计算，无法实现无损测量，且操作过程较为复杂。

综上所述，现有技术中没有实现基于计算机视觉技术的多个玉米果穗的自动快速考种测量方法。

发明内容

（一）要解决的技术问题

针对上述缺陷，本发明要解决的技术问题是如何通过计算机视觉技术来实现对任意摆放的多个玉米果穗的秃尖长度、穗行数和行粒数的精确测量。

（二）技术方案

为解决上述问题，本发明提供了基于计算机视觉技术的玉米果穗考种方法，所述方法具体包括：

S1：获取采集到的多个任意摆放的玉米果穗原始二维彩色图像；

S2：根据所述原始二维彩色图像提取玉米单果穗轮廓图像和除去禿尖信息的玉米果穗结实部分轮廓图像；

S3：根据所述玉米单果穗轮廓图像和所述玉米果穗结实部分轮廓图像计算禿尖长度、穗行数和行粒数。

进一步地，根据所述原始二维彩色图像提取出玉米单果穗轮廓图像具体包括：

S21：对所述原始二维彩色图像进行超蓝特征提取；

S22:对所述步骤S21得到的果穗图像进行反色处理，并进行二值化，根据算法提取到每一个玉米果穗的轮廓得到所述玉米单果穗轮廓图像，所述玉米单果穗轮廓图像的目标为白色、背景为黑色。

进一步地，所述提取出除去禿尖信息的玉米果穗结实部分轮廓图像具体包括：

S23：对所述原始二维彩色图像进行反色处理；

S24：对所述步骤S23得到的图像进行超蓝特征提取，并进行中值滤波降噪处理；

S25：对所述步骤S24得到的图像进行二值化，获取所述玉米果穗的外围轮廓信息；

S26：对所述玉米单果穗轮廓图像和所述玉米果穗的外围轮廓信息进行计算，得到除去秃尖部分的玉米果穗结实部分轮廓图像。

进一步地，所述步骤S3中根据所述玉米果穗结实部分轮廓图像得到所述玉米果穗的禿尖长度具体包括：

S31：分别求所述玉米单果穗轮廓图像和所述玉米果穗结实部分轮廓图像的正外接矩形，并获取两个正外接矩形的左上角坐标距离和右下角坐标距离；

S32：取两组左上角坐标距离与右下角坐标距离中长的内外接矩形顶点为扫描起始点，计算较长顶角坐标距离的横坐标分量长和纵坐标分量长；

S33：以所述横坐标分量长和纵坐标分量长两者中短的分量方向为扫描方向，对所述玉米单果穗轮廓图像和所述玉米果穗结实部分轮廓图像进行扫描，直到出现白色像素点，扫描至玉米果穗边缘为止，并记录其坐标；

S34：将所述步骤S33中记录的坐标投影到所述玉米果穗的中轴线上得到投影，计算得到所述玉米果穗的禿尖长度。

进一步地，所述步骤S3中根据所述玉米果穗结实部分轮廓图像得到所述玉米果穗的穗行数具体包括：

S35：对所述原始二维彩色图像进行预处理，得到预处理果穗图像；

S36：将所述预处理果穗图像旋转呈竖直摆放状态；

S37：以旋转后的果穗图像的外接矩形中点向上扫描，直到出现白色像素点的籽粒停止扫描并提取籽粒信息，确定其为中心籽粒；

S38：从所述中心籽粒向左、右相反的两个方向进行扫描，并计算得到所述玉米果穗的穗行数。