[发明专利]一种水稻结实率测算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种结实率测算方法，特别涉及一种水稻结实率测算方法。

背景技术

水稻结实率是以百分比表示水稻结实情况，是体现水稻灌浆结实的一项重要指标，是检验水稻种子质量和考种的重要指标。水稻结实率是影响产量的主要因素，是衡量水稻品种优劣和栽培措施是否得当的重要指标。所以，结实率也是水稻生产与实验中主要测量对象。

通常，测量水稻结实率主要通过水漂法、风选法和人工主观判断等方法，其中：1）水漂法：将稻谷倒入容器中再加水，用玻璃棒搅拌2-3分钟，静置2-3分钟，将浮于水面上的空秕粒和沉在底部的饱粒分别倒入2个网袋中晒干，最后人工计算饱满籽粒和空秕粒的个数；2）风选法：利用吹风机将空秕粒吹进一个网袋，饱粒落入另一个网袋，然后人工计算饱满籽粒和空秕粒的个数；3）人工判断法：通过人工主观方法判断空瘪粒，同时进行空秕粒和饱满籽粒的计数；

通过智能化手段计算结实率主要利用X射线探明颖壳中的内部结构，从而判断水稻结实情况，确定样本的空秕粒和饱粒数，两者相加为总粒数，再算出饱粒占总粒数的百分比即得结实率。

传统结实率的计算一直需要投入大量的人力，主要存在以下缺点：1）水漂法耗费时间长，投入人力多，且经水浸泡的稻谷不利于下一步实验；2）风选法对风力的要求高，对不同品种的适应性不强；3）人工主观判断法不仅需要大量的劳动力，同时准确率受到人为因素的影响。利用X射线探明稻谷籽粒的灌浆情况需要投入的成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种水稻结实率测算方法，能够利用较廉价的设备对水稻结实率进行快速测量。

本发明的目的是这样实现的：一种水稻结实率测算方法，包括以下步骤：

步骤1）水稻籽粒放置：籽粒放置于载物台上；

步骤2）图像获取：打开设置在载物台侧面的光源，利用设置在载物台上方的相机获取籽粒图像；

步骤3）图像分割及特征值提取：利用颜色特征将获取到的籽粒图像中水稻籽粒与其影子分开，并提取籽粒及其影子的区域面积和离心率；

步骤4）空秕粒与饱满籽粒的判断：将籽粒特征与其影子特征的比值作为特征向量，通过神经网络法区分饱满籽粒与空秕粒；

步骤5）结实率计算：结实率=饱满籽粒个数÷（饱满籽粒个数+空秕粒个数）。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明利用计算机图像方法计算水稻结实率，相比传统的水漂法、风选法和人工判别法省工省时，同时结实率计算的准确率不受人为因素的影响，相比利用X光判别水稻灌浆情况投入较大，本发明利用水稻空秕粒与饱粒在光照条件下形成的影子不同来对二者进行区分，投入成本小。本发明可用于水稻结实率测算中。

为了提高本发明的测算精度，步骤3）中图像分割方法如下：在Matlab软件中利用im=imread(‘图片路径’)函数读取籽粒图像，利用im(:,:,1)、im(:,:,2)、im(:,:,3)获取籽粒图像的红、绿、蓝值，利用黄色特征提取籽粒，深灰色为影子，白色为背景，提取图像中的籽粒及其影子。并且提高了测算的效率。

为了进一步提高本发明的测算精度以及效率，黄色特征提取方法为：设RGB彩色图像中的红、绿、蓝三个颜色分量为r、g、b，记d1(x,y)=b(x,y)-r(x,y)，d2(x,y)=b(x,y)-g(x,y)，则图像中黄色籽粒部分可用以下公式表示：

；

；

通过Y(x,y)和y(x,y) 两个公式分别灰度化图像，利用最大类间方差法进行图像分割并提取籽粒的二值图像BW_G和籽粒与影子的二值图像BW_SG，该方法的基本思想是根据初始阈值把图像分为两类，然后计算两类之间的方差，更新阈值，重新计算类间方差，当满足类间方差最大时的阈值，即为所求最佳阈值，具体过程如下：

a）初始化阈值Th,将图像f（x,y）分为A,B两类；

b）分别计算A,B两类像素集合的均值μ_A和μ_B,计算公式如下：

；

；

其中，N_A,N_B分别表示集合A,B中的像素个数；

c）计算A,B两类的类间方差，公式如下：