[发明专利]一种测量种子千粒重的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及粮食、油料等作物种子的千粒重测量，尤其涉及一种测量种子千粒重的方法及装置。

背景技术

千粒重就是一千粒（或折合成一千粒）谷物的重量，它是体现种子大小与饱满程度的一项指标，种子千粒重是衡量种子质量和丰产性能的重要指标，是评价品种和经营技术措施的重要标准，也是研究数量遗传的必要数据。一直以来，粮食和油料种子千粒重的测定都采用人工的方法，费工费时，且因烦琐的重复劳动极易使人疲劳而产生过误差，不仅效率低且不准确。

随着图像处理、计算机视觉和模式识别技术的迅速发展，国内外对基于计算机视觉技术的类圆物体的检测方法也进行了一些有益的探索，例如:基于圆周模板匹配方法[宋强，徐科，徐金梧等提出的基于图像处理的棒材自动记数技术[J].钢铁,2004,39(5):34-37.]、腐蚀法[魏瑾,韩斌和张其亮发表的粘连蚕卵分离算法研究[J].江苏科技大学学报:自然科学版,2006,20(1):46-50.]、图像距离法[尤育塞,于慧敏和刘圆圆提出的基于粒度测量的重叠圆形颗粒图像分离方法[J].浙江大学学报:工学版,2005,39(7):962-966.]等。

江苏大学的陈静等[陈静,朱伟兴,苏威；基于机器视觉的种子千粒重测定系统的设计，传感器与微系统，2008.27(9):97-99.]就在此基础上对这方面进行了有益的尝试。该研究主要采用图像处理法，提出一种结合了最大方差二值化和欧氏距离变换的方法来解决千粒重测量中出现的问题。其主要步骤是先由摄像机摄取种子图像，进行信号转换后采集到电脑中并通过分析显示颗粒数。天平对该图像中的种子进行称重，结合所得计数结果得出谷物千粒重。该方法速度快，清洁易携带。但对技术要求较高，价格不菲，在计算千粒重时往往需要不断换算，在一定程度上降低了精度。

重力式种子精选机又叫比重式精选机，是国内种子精选分级的主要设备。其中，5XZW-1.5[李法德,张晓辉,康景峰等.1997.5XZW-1.5型重力精选机-主机部分.农机与食品机械.(2):13～24]是用处较为广泛的机型。该机采用结构简单的正压式主机结构，主要组成部分有提升上料机构、长方形台面以及调节机构等。工作原理是由提升机均匀、连续地向工作台输送种子，在重力、振动以及自上而下的气流作用下，使种子不断下落。山东大学的李光提等（李光提,李汝莘,侯存良,迟淑筠,樊桂菊.基于虚拟仪器技术的重力式种子精选机测控系统的研制.农业工程学报.2004,20(4):99-103）提出将VI（虚拟仪器技术）跟5XZW-1.5结合起来，加入光电传感器与荷重传感器，实现系统自我调整，能实现6千粒重的精确测量。该方法测量精确，结构紧凑，但机型较大，需要很大安装空间，不太利于和相关机械如干燥机的结合。

何有根[何有根.基于图像识别的千粒重仪的研究.西北农林科技大学，硕士学位论文.2007.]进行了基于图像识别的千粒重仪的研究，电磁振动排钟装置对玉米进行排序，然后通过图像处理的方法进行单个玉米种子的分类识别，采用红外光电耦合型传感器和高灵敏度重量传感器对被测对象进行监测与称重，处理速度较慢，有较多需要改进的地方。

王刚进行了基于机器视觉的玉米千粒重快速检测仪的研制，由于该仪器设计时的工作对象为玉米，所以应用面相对较窄。使用摄像头不能连续采样，测定速度慢。机械平铺结构的工作情况还有待改进，单次采集样品量较小，存在籽粒重叠现象，影响千粒重测定准确度。

发明内容

本发明提供了一种测量种子千粒重的方法及装置，实现了种子千粒重的快速测量，提高了种子千粒重的测量精度和自动化水平。

一种测量种子千粒重的方法，包括以下几个步骤：

1）将待测试的多粒种子平铺，并采集种子的图像和重量；

2）将所述的图像转换为灰度图像，并对灰度图像进行滤波处理；

图像在形成、传输、接收和处理的过程中，不可避免地存在着外部干扰和内部干扰，图像的常见噪声主要有加性噪声、乘性噪声、量化噪声和椒盐噪声等。

一般图像噪声的来源有三种：

a）在光电、电磁转换的过程中引入的人为噪声；

b）大气层（磁）暴、闪电、电压等引起的强脉冲性冲击噪声的干扰；

c）自然起伏性噪声，由物理量的不连续或粒子性引起的。