專利名稱：一種玉米果穗性狀測(cè)量裝置和測(cè)量玉米穗行數(shù)、穗行傾角以及穗緣角的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在農(nóng)業(yè)科研領(lǐng)域內(nèi)使用的測(cè)量裝置，具體的說(shuō)涉及一種玉米果穗性狀測(cè)量裝置，以及使用該裝置測(cè)量玉米穗行數(shù)及穗行傾角和穗緣角的方法。
背景技術(shù)：
果穗是玉米重要的植物器官，植物器官的大小取決于細(xì)胞的分裂與生長(zhǎng)，形狀主要依賴于細(xì)胞分化，顏色則與顯色物質(zhì)的代謝密切相關(guān)，紋理則是細(xì)胞分裂、生長(zhǎng)、分化與代謝相互作用的最終形態(tài)體現(xiàn)。在玉米生產(chǎn)與科研活動(dòng)中，玉米穗行數(shù)是最常見(jiàn)的測(cè)定性狀。在玉米種質(zhì)資源評(píng)價(jià)和品種權(quán)保護(hù)工作中，籽粒排列形式是一個(gè)重要性狀。一般有三種類型直型、螺旋狀和不規(guī)則。果穗籽粒穗行傾角是確定果穗籽粒排列形式的直接依據(jù)之一，果穗的穗行傾角即為果穗中軸線與果穗籽粒行之間的夾角。籽粒行傾角大于等于某一閾值，則可視為螺旋狀；小于該閾值，則可視為直型；沒(méi)有明顯的籽粒行，則視為不規(guī)則。在玉米種質(zhì)資源評(píng)價(jià)和品種權(quán)保護(hù)工作中，果穗形狀是又一個(gè)重要性狀。一般有三種穗形圓錐形、圓筒形和中間型。穗緣角是確定果穗形狀的最重要依據(jù)之一，穗緣角即為果穗中軸線與果穗邊緣線之間的夾角。穗緣角大于等于某一閾值，則可視為圓錐形；小于該閾值，而且，果穗主體部分的矩形度大于某一閾值，則可視為筒形；其它情形，可視為中間型。目前，上述性狀主要靠人工目測(cè)計(jì)數(shù)，但如采用圖像處理方法測(cè)量植物形態(tài)，不僅可以替代部分人工測(cè)量，獲得更高精度的結(jié)果，而且還能夠提供新的候選性狀。雖然有文獻(xiàn)報(bào)道計(jì)算機(jī)圖像處理方法，但是，由于方法固有的局限性，魯棒性差，實(shí)際應(yīng)用不廣泛。中國(guó)專利申請(qǐng)201010210313. 1公開(kāi)了一種基于機(jī)器視覺(jué)的玉米果穗形狀參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)裝置， 中國(guó)專利申請(qǐng)201010226335. 7公開(kāi)了一種基于機(jī)器視覺(jué)的玉米考種裝置，但這些專利申請(qǐng)中并沒(méi)有公開(kāi)具體的玉米果穗性狀的測(cè)定方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是提供一種通過(guò)采用計(jì)算機(jī)圖像處理方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)玉米果穗的穗行數(shù)及穗行傾角和穗緣角進(jìn)行測(cè)量的裝置和方法。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種玉米果穗性狀測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置包括用來(lái)采集玉米性狀圖像信息的采集單元；與上述的采集單元相連接的，用于處理上述圖像信息并獲得最終測(cè)量結(jié)果的處理單元。進(jìn)一步的，所述的采集單元包括
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一面可打開(kāi)的封閉燈箱，該封閉燈箱的底面設(shè)有轉(zhuǎn)盤，頂面設(shè)有鉤子，并且在頂面和一側(cè)面開(kāi)有攝像孔，在底面的四角裝有光源；通過(guò)數(shù)據(jù)線與處理單元連接的相機(jī)，該相機(jī)的鏡頭可以伸入攝像孔內(nèi)；通過(guò)數(shù)據(jù)線與處理單元連接的掃描儀，該掃描儀的蓋板敞開(kāi)，并有遮光罩罩在掃描區(qū)域上。進(jìn)一步的，所述的處理單元為計(jì)算機(jī)。進(jìn)一步的，所述的光源為白熾燈光源。一種玉米穗行數(shù)測(cè)量方法，該方法包括如下步驟(1)將玉米從中部掰斷，利用權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置測(cè)得玉米果穗橫切面的圖像；(2)將上述圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像BW并作Radon變換，取過(guò)圓點(diǎn)的各直徑長(zhǎng)度，長(zhǎng)度的中位數(shù)為外圓周半徑；(3)玉米籽粒環(huán)厚度T等于籽粒深度D乘以k，k e
，籽粒深度D為用戶估計(jì)值；(4)內(nèi)圓周半徑等于外圓周半徑減去籽粒環(huán)厚度；(5)以橫切面的質(zhì)心為圓心，并參照上述內(nèi)外圓周半徑，從圖像中剪切出籽粒環(huán)， 并將籽粒環(huán)轉(zhuǎn)換為灰度圖像后再進(jìn)行歸一化處理得g’，求其補(bǔ)，即l_g’記為g;(6)把直角坐標(biāo)系向極坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化并取720個(gè)等間隔的旋轉(zhuǎn)角，將籽粒環(huán)灰度圖像變換為矩形圖像，記為P’ ；(7)對(duì)ρ’縱向求和后，計(jì)算和值向量的最小值，并以最小值所在豎直軸為界，將左側(cè)整體移至右側(cè)末尾，得P;(8)根據(jù)預(yù)測(cè)的玉米果穗穗行數(shù)，即集合{8、10、12、14、16、18、20、22}或其子集， 分別將橫切面的圓心角進(jìn)行等分，計(jì)算等分線上果穗橫斷面補(bǔ)色圖像的均值，然后對(duì)每一預(yù)設(shè)穗行數(shù)計(jì)算平均值，然后等間隔計(jì)算圖像P的縱向和，然后橫向平移一個(gè)步長(zhǎng)再重新計(jì)算，重新計(jì)算的次數(shù)以玉米籽粒寬度為限，步長(zhǎng)以單個(gè)像素為最小值；(9)對(duì)于每一預(yù)設(shè)穗行數(shù)，取其最大均值為代表值，將最大代表值對(duì)應(yīng)的穗行數(shù)作為初估值，如其不是其它預(yù)設(shè)穗行數(shù)的公約數(shù)，則將其作為穗行數(shù)輸出。在上述第( 步中，對(duì)于黃色玉米和白色玉米，轉(zhuǎn)換函數(shù)為取紅、綠和藍(lán)分量的最大值。在上述第(7)步中，需對(duì)和值向量進(jìn)行平滑處理。一種玉米穗行傾角的測(cè)量方法，該方法包括如下步驟(1)利用權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置測(cè)得穗長(zhǎng)方向上的玉米果穗圖像后將其轉(zhuǎn)化為二值圖像BW;(2)根據(jù)上述二值圖像BW，逐點(diǎn)計(jì)算果穗粗度，記為W，取W的最大值Wmax，并將整數(shù)區(qū)間[1，Wmax]劃分為6等分或者7等分，計(jì)數(shù)W落入各亞區(qū)間的頻數(shù)，最大頻數(shù)對(duì)應(yīng)的區(qū)間上限值即為玉米果穗粗度的眾數(shù)；(3)穗粗閾值等于k乘以粗度的眾數(shù)，k e W.5，1.0]，分別自左或者自右開(kāi)始，遍歷W，第一個(gè)大于或者等于穗粗閾值的位置，即是玉米果穗中段起始或者終止位置，分別記為L(zhǎng)和R ；
(4)根據(jù)上述起始和終止位置在圖像上剪切出玉米果穗中段，記為M(x，y)，x= 1， 2，...，C，C為穗段長(zhǎng)度，即C = R-L+1，將M轉(zhuǎn)換為灰度圖像后再對(duì)其進(jìn)行歸一化，得g’，求其補(bǔ)，即l_g’，記為g;(5)求圖像g的Radon變換，結(jié)果記為G，旋轉(zhuǎn)角的取值范圍為[30°，150° ]；(6)計(jì)算G的最大值點(diǎn)，最大值點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角減去90°，即是穗行傾角，其值域?yàn)?[-60° ，60° ]?！N玉米穗緣角的測(cè)量方法，該方法包括如下步驟(1)利用權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置測(cè)得穗長(zhǎng)方向上的玉米果穗圖像后將其轉(zhuǎn)化為二值圖像BW;(2)根據(jù)上述二值圖像BW，逐點(diǎn)計(jì)算果穗粗度，記為W，取W的最大值Wmax，并將整數(shù)區(qū)間[1，Wmax]劃分為6等分或者7等分，計(jì)數(shù)W落入各亞區(qū)間的頻數(shù)，最大頻數(shù)對(duì)應(yīng)的區(qū)間上限值即為玉米果穗粗度的眾數(shù)；(3)穗粗閾值等于k乘以粗度的眾數(shù)，k e W.5，1.0]，分別自左或者自右開(kāi)始，遍歷W，第一個(gè)大于或者等于穗粗閾值的位置，即是玉米果穗中段起始或者終止位置，分別記為L(zhǎng)和R ；(4)根據(jù)上述起始和終止位置在圖像上剪切出玉米果穗中段，記為M(x，y)，x= 1， 2，...，C，C為穗段長(zhǎng)度，即C = R-L+1 ；(5)以M左下角為原點(diǎn)，沿X軸逐點(diǎn)計(jì)算玉米果穗粗度，即在X坐標(biāo)軸上的投影和， 連同X坐標(biāo)一起，記為數(shù)據(jù)對(duì)(X，Y)，根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)(Χ，γ)建立Y對(duì)X的直線回歸方程y = a+b*x ；(6)回歸系數(shù)b就是直線與X軸夾角δ的正切函數(shù)值，所以，δ ztarTYb)，而穗緣角為S值的一半。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明所公開(kāi)的玉米果穗性狀測(cè)量裝置，通過(guò)燈箱與掃描儀組合獲取玉米果穗圖像，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)獲取的圖像進(jìn)行性狀測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了對(duì)玉米果穗性狀圖像信息的計(jì)算機(jī)圖像處理。果穗的性狀信息提取更客觀、科學(xué)，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與科研領(lǐng)域，提高了生產(chǎn)效率。本發(fā)明所公開(kāi)的玉米穗行數(shù)測(cè)量方法從果穗橫切面圖像剪切出籽粒環(huán)，這增強(qiáng)了方法的魯棒性，能夠抵抗各種穗軸芯異常和籽粒間隙異常的干擾。本發(fā)明所公開(kāi)的玉米穗行傾角的測(cè)量方法根據(jù)玉米果穗粗度的眾數(shù)精確確定剪切位置，而不是簡(jiǎn)單地將穗長(zhǎng)三等分。這有效避免了玉米果穗禿頂和基部缺粒的干擾，增強(qiáng)了方法的魯棒性。旋轉(zhuǎn)角的取值范圍為[30°，150° ]，這是根據(jù)玉米的生物學(xué)特性作出的選擇。與取值0度至180度相比，可以大大提高速度，而且避免了個(gè)別果穗存在籽粒間隙幾乎全部位于同一徑向直線上時(shí)，誤報(bào)為籽粒行間隙。本發(fā)明所公開(kāi)的玉米穗緣角的測(cè)量方法根據(jù)玉米果穗粗度的眾數(shù)精確確定剪切位置，而不是簡(jiǎn)單地將穗長(zhǎng)三等分。這有效避免了玉米果穗禿頂和基部缺粒的干擾，增強(qiáng)了方法的魯棒性。采用穩(wěn)健直線回歸方法，進(jìn)一步增加方法的魯棒性。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實(shí)施例1，請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1示意性的示出了本發(fā)明所公開(kāi)的一種玉米果穗性狀測(cè)量裝置，該測(cè)量裝置包括用來(lái)采集玉米性狀圖像信息的采集單元，與上述的采集單元相連接的，用于處理上述圖像信息并獲得最終測(cè)量結(jié)果的處理單元。前述的采集單元包括，一面可打開(kāi)的封閉燈箱2，該封閉燈箱2相當(dāng)于一個(gè)暗箱，其底面設(shè)有轉(zhuǎn)盤3，頂面設(shè)有鉤子4，并且在頂面和一側(cè)面開(kāi)有攝像孔5，在底面的四角裝有白熾燈光源1 ；通過(guò)數(shù)據(jù)線與處理單元連接的相機(jī)7，該相機(jī)7的鏡頭可以伸入攝像孔I 5或攝像孔II 6內(nèi)；通過(guò)數(shù)據(jù)線與處理單元連接的掃描儀10，該掃描儀10的蓋板11敞開(kāi)，并有遮光罩12罩在掃描區(qū)域上。在拍攝玉米側(cè)面圖像時(shí)，白熾燈光源1打開(kāi)，可將玉米果穗平放在轉(zhuǎn)盤3上，相機(jī)7通過(guò)頂面的攝像孔I 5拍攝圖像，也可以將玉米果穗的一端掛在鉤子4上，玉米果穗自然下垂，相機(jī)7通過(guò)側(cè)面的攝像孔Π6拍攝圖像，為了能更全面的拍攝玉米果穗側(cè)面的圖像，可將轉(zhuǎn)盤3或鉤子4的角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，每旋轉(zhuǎn)120度角，拍攝一副圖像。在用掃描儀10掃描玉米橫斷面的圖像時(shí)，將玉米從中間位置掰斷，將斷面朝下平放在掃描儀10上，掃描時(shí)把掃描儀蓋板11 敞開(kāi)或者卸掉，同時(shí)，蓋上遮光罩12，掃描的圖像背景為黑色，以消除背景影響。最后將拍攝的圖像和掃描的圖像傳輸給處理單元以備測(cè)量特征使用，在本實(shí)施例中，處理單元采用普通的計(jì)算機(jī)8，計(jì)算機(jī)8與顯示器9相連接。本發(fā)明還公開(kāi)了一種玉米穗行數(shù)測(cè)量方法，該方法包括如下步驟(1)將玉米從中部掰斷，利用權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置測(cè)得玉米果穗橫切面的圖像；(2)將上述圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像BW并作Radon變換，取過(guò)圓點(diǎn)的各直徑長(zhǎng)度，長(zhǎng)度的中位數(shù)為外圓周半徑；(3)玉米籽粒環(huán)厚度T等于籽粒深度D乘以k，k e
，值越大，籽粒環(huán)越厚，籽粒深度D為用戶估計(jì)值；(4)內(nèi)圓周半徑等于外圓周半徑減去籽粒環(huán)厚度；(5)以橫切面的質(zhì)心為圓心，并參照上述內(nèi)外圓周半徑，從圖像中剪切出籽粒環(huán)， 并將籽粒環(huán)轉(zhuǎn)換為灰度圖像后再進(jìn)行歸一化處理得g’，求其補(bǔ)，即l_g’記為g;(6)把直角坐標(biāo)系向極坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化并取720個(gè)等間隔的旋轉(zhuǎn)角，將籽粒環(huán)灰度圖像變換為矩形圖像，記為P’ ；(7)對(duì)ρ’縱向求和后，計(jì)算和值向量的最小值，并以最小值所在豎直軸為界，將左側(cè)整體移至右側(cè)末尾，得P;(8)根據(jù)預(yù)測(cè)的玉米果穗穗行數(shù)，即集合{8、10、12、14、16、18、20、22}或其子集， 分別將橫切面的圓心角進(jìn)行等分，計(jì)算等分線上果穗橫斷面補(bǔ)色圖像的均值，然后對(duì)每一預(yù)設(shè)穗行數(shù)計(jì)算平均值，然后等間隔計(jì)算圖像P的縱向和，然后橫向平移一個(gè)步長(zhǎng)再重新計(jì)算，重新計(jì)算的次數(shù)以玉米籽粒寬度為限，步長(zhǎng)以單個(gè)像素為最小值；(9)對(duì)于每一預(yù)設(shè)穗行數(shù)，取其最大均值為代表值，將最大代表值對(duì)應(yīng)的穗行數(shù)作為初估值，如其不是其它預(yù)設(shè)穗行數(shù)的公約數(shù)，則將其作為穗行數(shù)輸出。在上述第( 步中，對(duì)于黃色玉米和白色玉米，轉(zhuǎn)換函數(shù)為取紅、綠和藍(lán)分量的最大值。對(duì)于其它顏色的玉米，尋找適當(dāng)?shù)淖儞Q函數(shù)，使籽粒與籽粒間隙的對(duì)比最大。在上述第(7)步中，需對(duì)和值向量進(jìn)行平滑處理。本發(fā)明還公開(kāi)了一種玉米穗行傾角的測(cè)量方法，該方法包括如下步驟(1)利用權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置測(cè)得穗長(zhǎng)方向上的玉米果穗圖像后將其轉(zhuǎn)化為二值圖像BW;(2)根據(jù)上述二值圖像BW，逐點(diǎn)計(jì)算果穗粗度，記為W，取W的最大值Wmax，并將整數(shù)區(qū)間[1，Wmax]劃分為6等分或者7等分，計(jì)數(shù)W落入各亞區(qū)間的頻數(shù)，最大頻數(shù)對(duì)應(yīng)的區(qū)間上限值即為玉米果穗粗度的眾數(shù)；(3)穗粗閾值等于k乘以粗度的眾數(shù)，k e W. 5，1.0]，值越大，起止距離越短，分別自左或者自右開(kāi)始，遍歷W，第一個(gè)大于或者等于穗粗閾值的位置，即是玉米果穗中段起始或者終止位置，分別記為L(zhǎng)和R ；(4)根據(jù)上述起始和終止位置在圖像上剪切出玉米果穗中段，記為M(x，y)，x= 1， 2，...，C，C為穗段長(zhǎng)度，即C = R-L+1，將M轉(zhuǎn)換為灰度圖像后再對(duì)其進(jìn)行歸一化，得g’，求其補(bǔ)，即l_g’，記為g;(5)求圖像g的Radon變換，結(jié)果記為G，旋轉(zhuǎn)角的取值范圍為[30°，150° ]，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)一步縮小旋轉(zhuǎn)角的取值范圍；(6)計(jì)算G的最大值點(diǎn)，最大值點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角減去90°，即是穗行傾角，其值域?yàn)?[-60° ，60° ]。在上述第(4)步中，對(duì)于黃色玉米和白色玉米，轉(zhuǎn)換函數(shù)為取紅、綠和藍(lán)分量的最大值。對(duì)于其它顏色的玉米，尋找適當(dāng)?shù)淖儞Q函數(shù)，使籽粒與籽粒間隙的對(duì)比最大?！N玉米穗緣角的測(cè)量方法，該方法包括如下步驟(1)利用權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置測(cè)得穗長(zhǎng)方向上的玉米果穗圖像后將其轉(zhuǎn)化為二值圖像BW;(2)根據(jù)上述二值圖像BW，逐點(diǎn)計(jì)算果穗粗度，記為W，取W的最大值Wmax，并將整數(shù)區(qū)間[1，Wmax]劃分為6等分或者7等分，計(jì)數(shù)W落入各亞區(qū)間的頻數(shù)，最大頻數(shù)對(duì)應(yīng)的區(qū)間上限值即為玉米果穗粗度的眾數(shù)；(3)穗粗閾值等于k乘以粗度的眾數(shù)，k e W. 5，1.0]，值越大，起止距離越短，分別自左或者自右開(kāi)始，遍歷W，第一個(gè)大于或者等于穗粗閾值的位置，即是玉米果穗中段起始或者終止位置，分別記為L(zhǎng)和R ；(4)根據(jù)上述起始和終止位置在圖像上剪切出玉米果穗中段，記為M(x，y)，x= 1， 2，...，C，C為穗段長(zhǎng)度，即C = R-L+1 ；(5)以M左下角為原點(diǎn)，沿X軸逐點(diǎn)計(jì)算玉米果穗粗度，即在X坐標(biāo)軸上的投影和， 連同X坐標(biāo)一起，記為數(shù)據(jù)對(duì)(X，Y)，根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)(X，Y)建立Y對(duì)X的直線回歸方程y = a+b*x ；(6)回歸系數(shù)b就是直線與X軸夾角δ的正切函數(shù)值，所以，δ ztarTYb)，而穗緣角為δ值的一半。
權(quán)利要求
1.一種玉米果穗性狀測(cè)量裝置，其特征在于，該測(cè)量裝置包括 用來(lái)采集玉米性狀圖像信息的采集單元；與上述的采集單元相連接的，用于處理上述圖像信息并獲得最終測(cè)量結(jié)果的處理單兀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米果穗性狀測(cè)量裝置，其特征在于，所述的采集單元包括 一面可打開(kāi)的封閉燈箱，該封閉燈箱的底面設(shè)有轉(zhuǎn)盤，頂面設(shè)有鉤子，并且在頂面和一側(cè)面開(kāi)有攝像孔，在底面的四角裝有光源；通過(guò)數(shù)據(jù)線與處理單元連接的相機(jī)，該相機(jī)的鏡頭可以伸入攝像孔內(nèi)； 通過(guò)數(shù)據(jù)線與處理單元連接的掃描儀，該掃描儀的蓋板敞開(kāi)，并有遮光罩罩在掃描區(qū)域上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玉米果穗性狀測(cè)量裝置，其特征在于所述的處理單元為計(jì)算機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的玉米果穗性狀測(cè)量裝置，其特征在于所述的光源為白熾燈光源。
5.一種玉米穗行數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)將玉米從中部掰斷，利用權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置測(cè)得玉米果穗橫切面的圖像；(2)將上述圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像BW并作Radon變換，取過(guò)圓點(diǎn)的各直徑長(zhǎng)度，長(zhǎng)度的中位數(shù)為外圓周半徑；(3)玉米籽粒環(huán)厚度T等于籽粒深度D乘以k，ke
，籽粒深度D為用戶估計(jì)值；(4)內(nèi)圓周半徑等于外圓周半徑減去籽粒環(huán)厚度；(5)以橫切面的質(zhì)心為圓心，并參照上述內(nèi)外圓周半徑，從圖像中剪切出籽粒環(huán)，并將籽粒環(huán)轉(zhuǎn)換為灰度圖像后再進(jìn)行歸一化處理得g’，求其補(bǔ)，即l_g’記為g;(6)把直角坐標(biāo)系向極坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化并取720個(gè)等間隔的旋轉(zhuǎn)角，將籽粒環(huán)灰度圖像變換為矩形圖像，記為P’ ；(7)對(duì)ρ’縱向求和后，計(jì)算和值向量的最小值，并以最小值所在豎直軸為界，將左側(cè)整體移至右側(cè)末尾，得P;(8)根據(jù)預(yù)測(cè)的玉米果穗穗行數(shù)，即集合{8、10、12、14、16、18、20、22}或其子集，分別將橫切面的圓心角進(jìn)行等分，計(jì)算等分線上果穗橫斷面補(bǔ)色圖像的均值，然后對(duì)每一預(yù)設(shè)穗行數(shù)計(jì)算平均值，然后等間隔計(jì)算圖像P的縱向和，然后橫向平移一個(gè)步長(zhǎng)再重新計(jì)算， 重新計(jì)算的次數(shù)以玉米籽粒寬度為限，步長(zhǎng)以單個(gè)像素為最小值；(9)對(duì)于每一預(yù)設(shè)穗行數(shù)，取其最大均值為代表值，將最大代表值對(duì)應(yīng)的穗行數(shù)作為初估值，如其不是其它預(yù)設(shè)穗行數(shù)的公約數(shù)，則將其作為穗行數(shù)輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的玉米穗行數(shù)測(cè)量方法，其特征在于在上述第(5)步中，對(duì)于黃色玉米和白色玉米，轉(zhuǎn)換函數(shù)為取紅、綠和藍(lán)分量的最大值。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的玉米穗行數(shù)測(cè)量方法，其特征在于在上述第(7)步中，需對(duì)和值向量進(jìn)行平滑處理。
8.—種玉米穗行傾角的測(cè)量方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)利用權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置測(cè)得穗長(zhǎng)方向上的玉米果穗圖像后將其轉(zhuǎn)化為二值圖像BW ；(2)根據(jù)上述二值圖像BW，逐點(diǎn)計(jì)算果穗粗度，記為W，取W的最大值Wmax，并將整數(shù)區(qū)間[1，Wmax]劃分為6等分或者7等分，計(jì)數(shù)W落入各亞區(qū)間的頻數(shù)，最大頻數(shù)對(duì)應(yīng)的區(qū)間上限值即為玉米果穗粗度的眾數(shù)；(3)穗粗閾值等于k乘以粗度的眾數(shù)，ke
，分別自左或者自右開(kāi)始，遍歷 W，第一個(gè)大于或者等于穗粗閾值的位置，即是玉米果穗中段起始或者終止位置，分別記為L(zhǎng) 和R ；(4)根據(jù)上述起始和終止位置在圖像上剪切出玉米果穗中段，記為M(x，y),χ = 1, 2，...，C，C為穗段長(zhǎng)度，即C = R-L+1，將M轉(zhuǎn)換為灰度圖像后再對(duì)其進(jìn)行歸一化，得g’，求其補(bǔ)，即l_g’，記為g;(5)求圖像g的Radon變換，結(jié)果記為G，旋轉(zhuǎn)角的取值范圍為[30°，150°]；(6)計(jì)算G的最大值點(diǎn)，最大值點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角減去90°，即是穗行傾角，其值域?yàn)閇-60°， 60° ]。
9. 一種玉米穗緣角的測(cè)量方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)利用權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置測(cè)得穗長(zhǎng)方向上的玉米果穗圖像后將其轉(zhuǎn)化為二值圖像BW ；(2)根據(jù)上述二值圖像BW，逐點(diǎn)計(jì)算果穗粗度，記為W，取W的最大值Wmax，并將整數(shù)區(qū)間[1，Wmax]劃分為6等分或者7等分，計(jì)數(shù)W落入各亞區(qū)間的頻數(shù)，最大頻數(shù)對(duì)應(yīng)的區(qū)間上限值即為玉米果穗粗度的眾數(shù)；(3)穗粗閾值等于k乘以粗度的眾數(shù)，ke
，分別自左或者自右開(kāi)始，遍歷 W，第一個(gè)大于或者等于穗粗閾值的位置，即是玉米果穗中段起始或者終止位置，分別記為L(zhǎng) 和R ；(4)根據(jù)上述起始和終止位置在圖像上剪切出玉米果穗中段，記為M(x，y),χ = 1, 2，...，C，C為穗段長(zhǎng)度，即C = R-L+1 ；(5)以M左下角為原點(diǎn)，沿X軸逐點(diǎn)計(jì)算玉米果穗粗度，即在X坐標(biāo)軸上的投影和，連同 X坐標(biāo)一起，記為數(shù)據(jù)對(duì)(X，Y)，根據(jù)數(shù)據(jù)對(duì)(X，Y)建立Y對(duì)X的直線回歸方程y = a+b*x ；(6)回歸系數(shù)b就是直線與X軸夾角δ的正切函數(shù)值，所以，δztarTYb)，而穗緣角為δ值的一半。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種通過(guò)采用計(jì)算機(jī)圖像處理方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)玉米果穗性狀測(cè)量的裝置，該裝置包括用來(lái)采集玉米性狀圖像信息的采集單元；與上述的采集單元相連接的，用于處理上述圖像信息并獲得最終測(cè)量結(jié)果的處理單元。本發(fā)明還公開(kāi)一種利用上述裝置測(cè)量玉米穗行數(shù)、穗行傾角以及穗緣角的方法。本發(fā)明所公開(kāi)的玉米果穗性狀測(cè)量裝置及玉米性狀的測(cè)量方法，使玉米果穗的性狀信息提取更客觀、科學(xué)，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與科研領(lǐng)域，提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)G01B11/00GK102425992SQ20111041960
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者楊錦忠, 韓仲志 申請(qǐng)人:青島農(nóng)業(yè)大學(xué)