[发明专利]便捷式的基于图像识别的水稻整穗测量方法及其应用

权利要求书

1.便捷式的基于图像识别的水稻整穗测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100、分别获取水稻的整穗图像以及水稻分离一次枝梗和二次枝梗后的枝梗图像；

S200、分别对所述整穗图像和所述枝梗图像进行图像校正，以得到整穗校正图和枝梗校正图，以及换算比例尺；

S300、对所述整穗校正图做分割得到二值图，并对该二值图进行骨架分析及最短路径分析，以获取水稻整穗长及路径点集；

S400、基于所述枝梗校正图对水稻穗粒识别定位；

S500、基于所述枝梗校正图获取并区分水稻一次枝梗和二次枝梗的轮廓信息；

S600、计算得到水稻一次枝梗和二次枝梗的表型信息以得到整体参数和每个枝梗参数。

2.如权利要求1所述的便捷式的基于图像识别的水稻整穗测量方法，其特征在于，步骤S100中，水稻分离一次枝梗和二次枝梗后的枝梗图像的具体步骤为：

S110、依次分离整穗中所有的一次枝梗和二次枝梗；

S120、将一次枝梗和二次枝梗分别放置于特定背景板的对应区域，保持每个枝梗上下朝向进行拍摄得到枝梗图像。

3.如权利要求1所述的便捷式的基于图像识别的水稻整穗测量方法，其特征在于，步骤S200的具体步骤为：

S210、分别从所述整穗图像和所述枝梗图像中获取所有可能的候选圆；

S220、分别对所有可能候选圆进行筛选，每个图像保留至少四个候选圆；

S230、根据保留的候选圆分别计算对应的透视变换矩阵；

S240、将透视变换矩阵作用于对应的RGB彩色图像上以获取变换图，并微调图像长宽比例，使得矫正后的矩形区域的宽高比例与真实比例一致，同时记录真实尺寸的比例尺。

4.如权利要求1所述的便捷式的基于图像识别的水稻整穗测量方法，其特征在于，步骤S400的具体步骤为：

S410、基于特定背景板，放置不同水稻枝梗，进行不同高度、不同角度、不同光照拍摄，以此收集包含水稻穗粒的数据，整理并标定形成数据库；

S420、对数据库做不同程度的线下数据扩展，以增加数据的多样性；

S430、基于数据库进行模型训练并转换成指定格式；

S440、将所述枝梗校正图划分为多个有重叠的子图像，由前向推理获取所有穗粒的矩形框位置，包括中心坐标、长、宽；

S450、将每个子图像的矩形框位置映射到所述枝梗校正图上，通过后处理去除冗余的检测矩形框，得到所有的预测框。

5.如权利要求1所述的便捷式的基于图像识别的水稻整穗测量方法，其特征在于，步骤S500的具体步骤为：

S510、对所述枝梗校正图进行图像分割，得到枝梗分割图；

S520、对所述枝梗分割图利用轮廓查找法获取所有轮廓，进而采用设定规则过滤，得到有效的轮廓集；

S530、按位置对所述轮廓集合分类，分别得到一次枝梗和二次枝梗的轮廓集合；

S540、分别对一次枝梗轮廓集和二次枝梗轮廓集排序。

6.如权利要求5所述的便捷式的基于图像识别的水稻整穗测量方法，其特征在于，步骤S600的具体步骤为：

S610、对每个枝梗进行骨架分析及最短路径分析，以获取其长度参数以及对应路径点集；

S620、获取每个枝梗的最小外接矩形的四个顶点；

S630、计算每个枝梗的穗粒数以及对应的所有穗粒中心坐标；

S640、计算每个枝梗的着粒密度，其中该着粒密度为枝梗的穗粒数与枝梗长度的比值；

S650、计算表型信息以得到整体参数和每个枝梗参数，其中每个枝梗参数包括每个枝梗长度及路径点集，每个枝梗的最小外接矩形，每个枝梗的穗粒数及对应的所有穗粒的定位中心坐标及每个枝梗着粒密度；整体参数包括：总穗粒数、枝梗总长度、枝梗总数目、一次枝梗数目、一次枝梗总长度、一次枝梗总穗粒数、一次枝梗长度平均值，一次枝梗穗粒数平均值、一次枝梗穗粒数贡献率、二次枝梗数目、二次枝梗总长、二次枝梗总穗粒数、二次枝梗长度平均值、二次枝梗穗粒数平均值及二次枝梗穗粒数贡献率。