[发明专利]自动测量离体植物软腐病斑面积的方法及装置

说明书

本发明涉及农业技术领域，具体涉及自动测量离体植物软腐病斑面积的方法及装置。所述方法包括：获取离体植物的样本图片；对所述样本图片中的分辨率进行标定；对所述样本图片中的病斑区域进行提取，在进行所述提取时，采用深度学习中的全卷积神经网络(FCN，Fully Convolutional Networks)对所述病斑区域进行语义分割，自动提取病变区域；所述全卷积神经网络经过人工标注的样本集进行训练；统计所述病斑区域中的像素点总数，计算得到病斑面积。本发明实现了对软腐病斑面积自动、高效、准确测量的目的，可为当前软腐病研究中离体病斑面积测量的实际需求提供支持。

技术领域

本发明涉及农业技术领域，具体涉及自动测量离体植物软腐病斑面积的方法及装置。

背景技术

植物细菌性软腐病是世界范围内广泛发生的一种病害，其主要致病菌胡萝卜果胶杆菌Pectobacterium carotovorum于2012年被458个国际团体评为世界最重要的十大植物病原细菌之一(Mansfield et al.,Top 10plant pathogenic bacteria in molecularplant pathology.Molecular Plant Pathology,2012,13(6):614-629)。Pectobacterium可危害多种蔬菜作物如大白菜、胡萝卜、马铃薯、芹菜、莴苣等，在植物的生长、运输和贮存过程中均可带来危害并导致巨大的经济损失(晋知文等,蔬菜细菌性软腐病防治药剂活体组织筛选技术.植物保护学报,2017,44(2):269-275；Onkendi et al.,Characterizationof Pectobacterium carotovorum subsp.carotovorum and brasiliense from diseasedpotatoes in Kenya.European Journal of Plant Pathology,2014,139(3):557-566)，部分地区高温多雨季发病率高达80％，严重时产区绝收。

在对软腐病的研究过程中，软腐病原菌引起的离体植物叶片的病斑面积大小常被作为衡量病原菌致病严重程度的重要依据。

目前测量植物病斑面积的方法一般有传统法、网格法和软件法等(陈冬梅等,基于自适应模糊阈值的茶炭疽病斑面积计算.茶叶通讯.2019,46(2):185-191)。传统法通过测量病斑最大长度和最大宽度(两者呈直角)，进而用公式近似计算病斑面积(李汝刚等,表达Harpin蛋白的转基因马铃薯降低马铃薯晚疫病斑生长率.中国科学,1999,29(1):56-61)，因病斑面积一般为不规则形状，这种测量方法误差较大。网格法指用每格面积已知的纱网或标准尺测量病斑面积(郑燕等,利用稻米垩白度分析软件测量叶片相对病斑面积.中国农业科学,2008,41(10):3405-3409)，这种方法测量准确度较高，但非常费时费力，尤其当待测样品量多时需要花费大量的时间精力，并且由于操作者的疲劳而易出错。

近年来随着计算机图形图像技术和数码技术的不断发展，利用图像分析系统测量叶片病斑面积得到了广泛的应用。目前用于分析植物病害的常用软件主要有：Assess(美国植物病理学会，美国)、HyphArea(费劳恩霍夫自动化及工厂制造学院，德国)、Matlab(美国MathWorks公司，美国)、Adobe Photoshop(Adobe公司，美国)等，其中最著名的是美国植物病理学会开发的Assess软件(Lamari,ASSESS 2.0:Image analysis software fordisease quantification.APS Press,2008)。Assess是一款被大量应用的专业病害评估软件，具有内存占有空间小、简单易懂等特点。但是Assess对于病害严重程度的测量值为相对病斑面积或病斑长度(冷伟锋等,基于ASSESS图像处理软件的植物病害评估.中国植保导刊,2014,34(2):10-13)，不适用于离体接种的植物叶片软腐病斑绝对面积的测量，难以满足植物软腐病相关研究的需要。