[发明专利]一种大豆品种的有效筛选方法

说明书

本发明提供一种大豆品种的有效筛选方法，解决了现有筛选方法对大豆品种筛选的人工识别方法效率低下、费时费力且容易受主观判断影响的缺点，本发明的方法利用不同大豆品种通过叶片反映出来的稳定遗传特征差异，通过对各生长期内不同大豆品种进行叶片图像的标准化获取以及对大豆叶片的形态特征，颜色特征及纹理特征的动态提取，建立用于鉴别大豆种类的模型方法，实现对大豆种类客观、准确、快速、高效地鉴别和提取。

技术领域

本发明涉及一种大豆品种的有效筛选方法。

背景技术

大豆含有丰富的植物蛋白，是我国非常重要的粮食和榨油兼用作物，同时也是饲料蛋白和蛋白食品的重要加工原料，其基础性和经济效益对于促进农业经济转型和提高农民收入方面都是不言而喻的。因此，大豆在我国的农产品及加工业中占有非常重要的地位。大豆品种的更新有利于提高生产水平，不同地区由于地理环境、温度、水分、土壤等条件各不相同，适宜当地生长的大豆品种也存在很大的差异。因此，需要针对不同地域条件筛选适宜当地种植环境的大豆品种。对大豆品种的有效筛选可以很大程度提高当地大豆的产量、稳定性、口感、商品性和抗逆性。

传统的大豆品种筛选和鉴定工作主要是通过大豆的株高、主茎节数、单株荚数、单株粒数、百粒重、颜色等田间种植经验或大豆籽粒形状的差异来进行的人工识别的，这种方法往往要求相关工作人员具有非常专业的背景知识和种植经验，往往鉴别过程费时费力，识别准确率较低，且鉴别人员存在较大的主观差异性；利用图像处理手段也可以对大豆进行筛选和鉴定，这种方法主要针对于大豆种粒的图像识别，往往要求提取和对比不同种类的统计特征，且要求的样本数较多，前期处理成本高，但提取种粒的特征往往只是大豆在某一个角度下片面的二维特征，且容易受到拍照环境和阴影的影响；高光谱和简单重复序列等新型技术手段虽然可以根据大豆品种的光谱特征差异和蛋白质分子标记特性实现对大豆品种的筛选和分类，但设备昂贵，技术门槛高，往往难以普及。

发明内容

基于以上不足之处，发明提供一种大豆品种的有效筛选方法，利用不同大豆品种通过叶片反映出来的稳定遗传特征差异，通过对各生长期内不同大豆品种进行叶片图像的标准化获取以及对大豆叶片的形态特征，颜色特征及纹理特征的动态提取，建立用于鉴别大豆种类的模型方法，实现对大豆种类客观、准确、快速、高效地鉴别和提取。克服了现有方法的对大豆品种筛选的人工识别方法效率低下、费时费力且容易受主观判断影响的缺点；同时还可以克服光谱识别方法及简单重复序列等识别方法仪器设备造价昂贵，技术困难，且必须在实验室等较为苛刻的测量实验条件的条件限制和操作的局限性。

本发明所采用的技术如下：一种大豆品种的有效筛选方法，步骤如下：

步骤1、获取大豆不同生长期的叶片图像

获取不同大豆品种在生长过程中各个生长期的叶片图像，包括整体的叶片图像和局部高清的叶脉图像，将数码相机安装在固定支架上，保证数码相机的镜头与试验台平行，在镜头的正下方放置一个黑白棋盘格网定标板；通过分光光度计测量并调整拍摄环境光照强度；利用白色比色板对数码相机进行白平衡处理；调整数码相机高度，针对每个大豆品种，选择一定数量的叶片作为样本；将叶片放置在定标板中心，调整数码相机参数，对每片叶片进行分别拍照，以此获取各大豆品种在不同生长期内的叶片图像；

步骤2、对大豆图像进行标准化处理

利用多项式模型实现对定标板的几何校正，根据定标板几何校正模型的多项式参数实现对各大豆品种叶片图像进行统一的几何校正处理，获取每个叶片的整体标准化图像；对每一个几何校正后的图像进行统一裁剪，将裁剪结果作为每个叶片的局部标准化图像；

步骤3、提取大豆叶片的形态特征

对每个已知大豆品种在其开花期、结荚期、鼓粒期和成熟期的四个生长期内获取的标准化叶片图像进行处理，将每个已知大豆品种选取的一定数量样本的标准化图像转化为灰度图，再将灰度图进行二值化处理，标记并提取二值化图像中每个叶片的长轴长、短轴长、长宽比、周长、面积、椭圆度，作为该大豆品种叶片的形态特征参数；