专利名称：基于图像实现高效率的玉米果穗考种方法和装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及玉米果穗考种技术领域，尤其涉及基于图像实现高效率的玉米果穗考种方法和装置。
背景技术：
玉米是我国农业生产中占重要地位的粮食作物，玉米育种在我国种业科研、生产等领域占有重要的地位，玉米种业的核心问题之ー是玉米考种，传统的考种方法大多依赖于手工操作，占用大量人力资源，工作效率低下，成为制约玉米种业发展的技术瓶颈。玉米考种的主要形态參数指标包括穗粒数、穗粒行数、行粒数、百粒重等，传统考种方法主要存在以下技术缺陷1.人工操作繁琐，工作量较大。2.工作效率难以提高，考种流程周期较长。3.考种过程中人工操作影响考种的准确性。4.単一工作流程的測量方式难以保证获得的參数准确性。随着现代信息技术的快速发展，特别是现代信息技术在农业领域的深入应用，为传统农业带来全新的技术手段和实用工具。由于技术固有的局限性，导致穗粒行数等指标的自动化检测存在一定的误差。
申请号为201010226335. 7，名称为“基于机器视觉的玉米考种装置”中通过采用两块反光镜能够一次成像玉米果穗的三个侧面的图像，根据采集的图像来提取玉米果穗的穗长、穗行数、穗粒数、每行粒数等多个外观參数，改善了人工考种的众多弊端，但是并没有在考种效率方面得到提高。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是，针对上述缺陷，在实现现代化操作的考种方式的同时实现多个玉米果穗同时考种，提高玉米考种效率。(ニ)技术方案为解决上述问题，本发明提供了基于图像实现高效率的玉米果穗考种方法，所述考种方法包括S1:获取N个玉米果穗并列放置图像，使用图像处理算法对所述图像进行处理，计算所述N个玉米果穗的形态指标和平均行粒数，其中N > 2 ;S2 :将所述N个玉米果穗分别进行脱粒，得到穗轴和穗粒，按所述穗轴和所述穗粒的对应关系分堆顺序摆放；S3 :逐一对所述穗轴进行称重，井分别计算出每个玉米果穗的穗粒重；S4:从任ー堆中取少量穗粒作为样本，通过图像处理和称重计算所述样本的平均
粒重及百粒重；
S5 :以所述样本的平均粒重作为每个玉米果穗的平均粒重，再根据每个玉米果穗的穗粒重量分别计算出每个玉米果穗的总粒数和穗粒行数；步骤S2之前还包括SO :分别称出每个玉米果穗的重量。 优选地，,所述步骤S4具体包括S41 :从任ー穗粒堆中取出少量穗粒作为样本，将所述样本均匀平铺在穗粒托盘上，称出所述样本的重量；S42:获取样本穗粒图像，使用图像处理算法对所述样本穗粒图像进行图像处理，得到所述样本的穗粒个数；S43 :根据步骤S41中样本的重量和步骤S42中样本的穗粒个数计算所述样本的平
均粒重及百粒重。为解决上述问题，本发明还提供了基于图像实现高效率的玉米果穗考种装置，所述装置包括箱体、相机、光源、N个果穗称重托盘、穗粒称重托盘，其中N ^ 2，所述相机、所述光源、所述N个果穗称重托盘和所述穗粒称重托盘位于所述箱体内部；所述相机和所述光源位于所述箱体的顶部，朝向所述箱体底部；所述N个果穗称重托盘并列安装于所述箱体的底部；所述穗粒称重托盘安装于所述N个果穗称重托盘的上ー层。优选地，所述穗粒称重托盘安装于所述N个果穗称重托盘的上ー层具体包括所述穗粒称重托盘的一边缘折叠安装于所述箱体的内壁，且水平位置高于所述果穗称重托盘。(三)有益效果本发明提出了基于图像实现高效率的玉米果穗考种方法和装置，通过获取N个玉米果穗并列放置图像，使用图像处理算法对图像进行处理，计算N个玉米果穗的形态指标和平均行粒数，其中N≥2 ;将”个玉米果穗分别进行脱粒，得到穗轴和穗粒，按穗轴和穗粒的对应关系分堆顺序摆放；逐一对穗轴进行称重，井分别计算出每个玉米果穗的穗粒重；从任ー堆中取少量穗粒作为样本，通过图像处理和称重计算样本的平均粒重及百粒重；以样本的平均粒重作为每个玉米果穗的平均粒重，再根据每个玉米果穗的穗粒重量分别计算出每个玉米果穗的总粒数和穗粒行数个玉米果穗分别进行脱粒之前还包括分别称出每个玉米果穗的重量，使用数字图像处理和传感器技术，实现同时对多个玉米果穗进行考种作业，大幅提高玉米考种作业的效率。
图1为基于图像实现高效率的玉米果穗考种方法的第一种步骤流程图；图2为基于图像实现高效率的玉米果穗考种方法的第二种步骤流程图；图3为基于图像实现高效率的玉米果穗考种方法中获取的5个玉米果穗并列放置图像；图4为基于图像实现高效率的玉米果穗考种方法中步骤S4的操作流程图；图5为基于图像实现高效率的玉米果穗考种方法中获取的样本穗粒图像；
图6为基于图像实现高效率的玉米果穗考种方法中步骤S5的操作流程图；图7为基于图像实现高效率的玉米果穗考种装置结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进ー步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例一本发明实施例一中提供了基于图像实现高效率的玉米果穗考种方法，本实施例中的高效率体现在考种作业时一次处理N个玉米果穗，其中N > 2，N的个数是根据相机的拍摄范围和箱体的大小決定的，实现最大效率的利用箱体内空间同时达到较好的拍摄效果，在本实施例中N的个数取为5，但并不局限于N的个数只能为5。考种方法的步骤流程如图1和图2所示，具体包括以下步骤S1:获取5个玉米果穗并列放置图像，如图3所示。再使用图像处理算法对图像进行处理，计算5个玉米果穗的形态指标和平均行粒数。具体的，使用图像处理算法对5个玉米果穗并列放置的图像进行背景归ー化、ニ值化处理，分别得到5个玉米果穗的形态指标和平均行粒数，其中形态指标包括果穗的长度和果穗的直径，平均行粒数是根据拍摄的俯视图所覆盖到的行粒数求平均值得到的，假设第一个果穗覆盖到6行，并且第I行的行粒数为27，第2行的行粒数为28，第3行的行粒数为29，第4行的行粒数为29，第5行的行粒数为28，第6行的行粒数为27，则计算得到的平均行粒数 N1= (27+28+29+29+28+27) +6=28。5个玉米果穗的果穗长度分别为L1, L2, L3> L4和L5, 5个玉米果穗的果穗直径分别为D1. D2、D3> D4和D5, 5个玉米果穗的平均行粒数分别为H N3> N4和N5。S2 :将5个玉米果穗分别进行脱粒，得到穗轴和穗粒，按穗轴和穗粒的对应关系分堆顺序摆放。第一个玉米果穗脱粒后得到的穗轴为穗轴A，这ー堆穗粒为穗粒A ;第二个玉米果穗脱粒后得到的穗轴为穗轴B，这ー堆穗粒为穗粒B ;第三个玉米果穗脱粒后得到的穗轴为穗轴C，这ー堆穗粒为穗粒C ;第四个玉米果穗脱粒后得到的穗轴为穗轴D，这ー堆穗粒为穗粒D ;第五个玉米果穗脱粒后得到的穗轴为穗轴E，这ー堆穗粒为穗粒E。在将5个玉米果穗分别进行脱粒之前还包括SO:分别称出每个玉米果穗的重量，即5个玉米果穗的重量分别为Gp G2、G3> G4和G5。步骤SO分别称出玉米果穗的重量在步骤SI获取5个玉米果穗并列放置图像之前执行，则玉米果穗考种的步骤如图1所示。或者步骤SO分别称出玉米果穗的重量在步骤SI获取5个玉米果穗并列放置图像之后执行，则玉米果穗考种的步骤如图2所示。S3 :逐一对穗轴进行称重，井分别计算出每个玉米果穗的穗粒重。分别称出5个玉米果穗的穗轴重量分别为Wtt和Wtt5，所以根据果穗的重量分别计算出5个玉米果穗的穗粒重分别为Wffl=G1 — Wtt,Wff2=G2 — Wtt2jWff3=G3 —
W 轴 3，W 籽 4_G4 — W 轴 4，W 籽 5-G5 — W 轴 5。
S4:从任ー堆中取少量穗粒作为样本，通过图像处理和称重计算样本的平均粒重及百粒重，具体的操作流程如图4 S41 :从任ー穗粒堆中取出少量穗粒作为样本，将样本均匀平铺在穗粒托盘上，称出样本的重量w ;S42 :获取样本穗粒图像，如图5所示，再使用图像处理算法对样本穗粒图像进行图像处理，得到样本的穗粒个数n ；S43 :根据步骤S41中样本的重量和步骤S42中样本的穗粒个数计算样本的平均粒重+ 鉴于在考种方法中多用百粒重作为种子大小与充实程度的ー项重要指标，所以还可以再根据平均粒重计算出百粒重，具体的百粒重=100X平均粒重。S5 以样本的平均粒重作为每个玉米果穗的平均粒重，再根据每个玉米果穗的穗粒重量分别计算出每个玉米果穗的总粒数和穗粒行数，具体流程如图6所示。步骤S5中根据每个果穗的穗粒重量计算出每个果穗的总穗粒数目和穗粒行数具体包括S51 :根据每个果穗的穗粒重和平均粒重计算出每个玉米果穗的总粒数；S52:再分别根据每个玉米果穗的总粒数和平均行粒数计算出穗粒行数。具体的，以样本的平均粒重Wtt作为每个果穗的平均粒重，即每个果穗的平均粒重W1=W2=W3=W4=W5=Wtto因为第I个果穗的籽重量Wffl，所以第I个果穗的总穗粒数Z1=Wffl^W1 ；同理因为第2个果穗的籽重量W5ff2，所以第2个果穗的总穗粒数Z2=Wff 2+W2 ；因为第3个果穗的籽重量Wff3，所以第3个果穗的总穗粒数Z3=Wff 3+W3 ；因为第4个果穗的籽重量W5ff4，所以第4个果穗的总穗粒数Z4=Wff 4+W4 ；因为第5个果穗的籽重量Wff5，所以第5个果穗的总穗粒数Z5=Wff 5+W5。再根据每个果穗的总穗粒数计算出穗粒行数，根据穗粒行数H=总穗粒数+平均行粒数N。依次计算出第I个果穗的穗粒行数H1=总穗粒数\七平均行粒数N1 ； 第2个果穗的穗粒行数H2=总穗粒数Z2 +平均行粒数N2 ；第3个果穗的穗粒行数H3=总穗粒数Z3+平均行粒数N3 ；第4个果穗的穗粒行数H4=总穗粒数Z4+平均行粒数N4 ；第5个果穗的穗粒行数H5=总穗粒数Z5+平均行粒数N5。通过上述方法，获取5个玉米果穗并列放置图像，使用图像处理算法对图像进行处理，计算5个玉米果穗的形态指标和平均行粒数；将5个玉米果穗分别进行脱粒，得到穗轴和穗粒，按穗轴和穗粒的对应关系分堆顺序摆放；逐一对穗轴进行称重，井分别计算出每个玉米果穗的穗粒重；从任ー堆中取少量穗粒作为样本，通过图像处理和称重计算样本的平均粒重及百粒重；以样本的平均粒重作为每个玉米果穗的平均粒重，再根据每个玉米果穗的穗粒重量分别计算出每个玉米果穗的总粒数和穗粒行数；将5个玉米果穗分别进行脱粒之前还包括分别称出每个玉米果穗的重量，使用数字图像处理和传感器技术，实现同时对多个玉米果穗进行考种作业，大幅提高玉米考种作业的效率。实施例ニ为达到上述目的，本发明的实施例ニ中还提供了基于图像实现高效率的玉米果穗考种装置，本实施例中的高效率体现在考种作业时一次处理N个玉米果穗，其中N > 2，N的个数是根据相机的拍摄范围和箱体的大小決定的，实现最大效率的利用箱体内空间同时达到较好的拍摄效果，在本实施例中N的个数取为5，但并不局限于N的个数只能为5，如图7所示，考种装置包括箱体701、相机702、光源703、果穗称重托盘7041、果穗称重托盘7042、果穗称重托盘7043、果穗称重托盘7044、果穗称重托盘7045、穗粒称重托盘705，相机702、光源703、果穗称重托盘7041、果穗称重托盘7042、果穗称重托盘7043、果穗称重托盘7044、果穗称重托盘7045、穗粒称重托盘705都位于箱体701内部；相机702和光源703位于箱体701的顶部，朝向箱体701的底部；果穗称重托盘7041、果穗称重托盘7042、果穗称重托盘7043、果穗称重托盘7044、果穗称重托盘7045并列安装于箱体701的底部；穗粒称重托盘705安装于5个果穗称重托盘的上ー层,具体的,穗粒称重托盘705的一边缘折叠安装于箱体701的内壁，且水平位置高于5个果穗称重托盘。其中图7A为穗粒称重托盘705打开时的结构示意图，图7B为穗粒称重托盘705折叠起来时的结构示意图。通过上述装置，获取5 个玉米果穗并列放置图像，使用图像处理算法对图像进行处理，计算5个玉米果穗的形态指标和平均行粒数；将5个玉米果穗分别进行脱粒，得到穗轴和穗粒，按穗轴和穗粒的对应关系分堆顺序摆放；逐一对穗轴进行称重，井分别计算出每个玉米果穗的穗粒重；从任ー堆中取少量穗粒作为样本，通过图像处理和称重计算样本的平均粒重及百粒重；以样本的平均粒重作为每个玉米果穗的平均粒重，再根据每个玉米果穗的穗粒重量分别计算出每个玉米果穗的总粒数和穗粒行数；将5个玉米果穗分别进行脱粒之前还包括分别称出每个玉米果穗的重量，使用数字图像处理和传感器技术，实现同时对多个玉米果穗进行考种作业，大幅提高玉米考种作业的效率。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱粒本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.基于图像实现高效率的玉米果穗考种方法，其特征在于，所述考种方法具体包括 51:获取N个玉米果穗并列放置图像，使用图像处理算法对所述图像进行处理，计算所述N个玉米果穗的形态指标和平均行粒数，其中N > 2 ; 52:将所述N个玉米果穗分别进行脱粒，得到穗轴和穗粒，按所述穗轴和所述穗粒的对应关系分堆顺序摆放； 53:逐一对所述穗轴进行称重，并分别计算出每个玉米果穗的穗粒重； 54:从任一堆中取少量穗粒作为样本，通过图像处理和称重计算所述样本的平均粒重及百粒重； 55以所述样本的平均粒重作为每个玉米果穗的平均粒重，再根据每个玉米果穗的穗粒重量分别计算出每个玉米果穗的总粒数和穗粒行数； 步骤S2之前还包括 SO :分别称出每个玉米果穗的重量。
2.如权利要求1所述的考种方法，其特征在于，所述步骤SO在所述步骤SI之前或之后执行。
3.如权利要求1所述的考种方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括 S41 :从任一穗粒堆中取出少量穗粒作为样本，将所述样本均匀平铺在穗粒托盘上，称出所述样本的重量； S42:获取样本穗粒图像，使用图像处理算法对所述样本穗粒图像进行图像处理，得到所述样本的穗粒个数； S43 :根据步骤S41中样本的重量和步骤S42中样本的穗粒个数计算所述样本的平均粒重及百粒重。
4.如权利要求1所述的考种方法，其特征在于，所述步骤S5中根据所述每个果穗的穗粒重量计算出每个果穗的总穗粒数目和穗粒行数具体包括 S51 :根据所述每个果穗的穗粒重和所述平均粒重计算出每个玉米果穗的总粒数； S52:再分别根据每个玉米果穗的总粒数和所述平均行粒数计算出所述穗粒行数。
5.基于图像实现高效率的玉米果穗考种装置，其特征在于，所述装置包括箱体、相机、光源、N个果穗称重托盘、穗粒称重托盘，其中N > 2，所述相机、所述光源、所述N个果穗称重托盘和所述穗粒称重托盘位于所述箱体内部； 所述相机和所述光源位于所述箱体的顶部，朝向所述箱体底部； 所述N个果穗称重托盘并列安装于所述箱体的底部； 所述穗粒称重托盘安装于所述N个果穗称重托盘的上一层。
6.如权利要求5所述的考种装置，其特征在于，所述穗粒称重托盘安装于所述N个果穗称重托盘的上一层具体包括 所述穗粒称重托盘的一边缘折叠安装于所述箱体的内壁，且水平位置高于所述果穗称重托盘。
全文摘要
本发明公开了基于图像实现高效率的玉米果穗考种方法和装置，通过获取N个玉米果穗并列放置图像，使用图像处理算法对图像进行处理，计算N个玉米果穗的形态指标和平均行粒数，将N个玉米果穗分别进行脱粒，得到穗轴和穗粒；逐一对穗轴进行称重，并分别计算出每个玉米果穗的穗粒重；从任一堆中取少量穗粒作为样本，通过图像处理和称重计算样本的平均粒重及百粒重；以样本的平均粒重作为每个玉米果穗的平均粒重，再根据每个玉米果穗的穗粒重量分别计算出每个玉米果穗的总粒数和穗粒行数，使用数字图像处理和传感器技术，实现同时对多个玉米果穗进行考种作业，大幅提高玉米考种作业的效率。
文档编号A01C1/00GK103026823SQ201210572068
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者赵春江, 郭新宇, 肖伯祥, 王传宇, 吴升 申请人:北京农业信息技术研究中心