糯玉米叶片图像特征的品种识别方法研究——基于不同生长时期.pdf

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1、2014年6月农机化研究第6期糯玉米叶片图像特征的品种识别方法研究一基于不同生长时期马文杰，唐俊，邓立苗，陈辉，栾涛，孟祥霞。(青岛农业大学a．动漫与传媒学院；b．理学与信息学院；O．资源与环境学院，山东青岛266109)摘要：利用不同品种糯玉米各生长时期叶片的反射与透射数字图像特征，以叶片数字特征研究不同糯玉米品种的识别方法，以及不同类特征或特征类组合的识别稳定性。连续2年采集不同生长时期各糯玉米品种的叶片，提取叶片反射与透射图像特征各48个(其中，形态类特征11个、颜色类特征24个、纹理类特征13个)，利用自建的BP神经网络模型对两种图像模式

2、下的单特征和特征组合进行识别。结果表明，反射图像和透射图像的单特征和特征组合的平均识别率均达到了90％以上；基于反射图像，单特征中的纹理特征和颜色特征以及组合特征中的颜色+纹理特征组合均具有较高的识别稳定性；基于透射图像，单特征中的纹理特征以及形态+颜色、形态+纹理特征组合均具有相对较高的识别稳定性。利用各生长时期的叶片实现对糯玉米的品种识别具有一定的可行性；同时引入透射图像特征也为其它农作物的品种识别提供了一种新的借鉴方法。关键词：糯玉米；反射图像；透射图像；识别；特征中图分类号：TP391．41文献标识码：A文章编号：1003—188X(20

3、14)O6—0167—06之间识别率的高低与识别率的稳定性，为糯玉米品种0引言的进一步识别提供量化的参考依据。糯玉米作为一类特用玉米倍受广大消费者喜爱，1材料与方法已成为我国种植面积最大的蔬菜¨J。其生产中推广的品种很多，不同品种的某些遗传特征往往会通过叶1．1玉米品种准备与栽培片反映出来，如果仅靠人工识别，识别特征数量少，经糯玉米栽培在青岛农业大学胶州试验基地分2验性、主观性强，只能是表观识别，随着品种数量增年进行：2011年供试品种13个，2012年供试品种11加，识别率就会降低。计算机数字图像处理技术不仅个。在2012年的栽培品种中，保留了

4、2011年供试的可以实现特征量化，而且还可以通过运算增加判别特8个品种，其它品种改换为西星黄糯一号、青农203征数量，将特征信息以量化形式表示出来，客观性强，(2011)、青农203(2012)。每年均在同一栽培管理条同时也降低了识别误差，为糯玉米提供了得力的品种件下按照实际生产中的常规栽培管理模式种植，品种识别手段。如表1所示。目前，应用计算机图像处理技术对普通玉米的研表1供试糯玉米品种究较多，有的利用果穗j、有的利用玉米籽粒"J、Table1Testvarietiesofwaxymaize还有的利用株型_1o‘“等，取得了许多研究成果，但学年

5、份供试糯玉米品种者们的研究多基于玉米某生长时期或者收获以后等特定时段来进行的。本研究利用不同的糯玉米品种，采集不同生长时1．京糯2000；2．莱农糯6号；3．莱农糯1O号；4．莱农糯38；5．莱农糯7823；6．乌苏里西育糯一号；期的展开叶片，提取不同糯玉米品种各生长时期的叶7．糯鲜早；8．西星白糯一号；9．威糯王；10．西星黑糯；片数字图像特征，并依据叶片特征数据研究糯玉米品11．雪糯君主；12．垦粘一号；13．阿尔新糯一号种生育期内的动态识别方法，以探索叶片不同类特征1．京糯2000；2．莱农糯6号；3．莱农糯10号；收稿日期：2013—06

6、—254．莱农糯38；5．莱农糯7823；6．乌苏里西育糯一号基金项目：青岛市公共领域科技支撑计划项目(1O一3—3—17一nsh)7．糯鲜早；8．西星白糯一号；9．西星黄糯一号；作者简介：马文杰(1964一)，男，山东l临朐人，副教授，博士，(E—mail)1O．青农203(2011)；11．青农203(2012)mawenjiel964@163．eomo2014年6月农机化研究第6期1．2叶片取样台，其中包括图像预处理、特征提取、神经网络识别和生长期间分别采集拔节期、大喇叭口期、抽雄散阈值选取4个功能模块。图像预处理包含滤波、阈值粉之前的叶片

7、样本，每一生长时期每个品种各采集5自动搜索选取等。片相同部位的成熟叶片作为重复。采集的叶片迅速2．2玉米叶片图像特征提取用鲜草包裹，再用湿布覆盖，防止失水，保持鲜度。依据开发的特征识别平台，研究中对3个生长时期采集的不同品种糯玉米叶片的反射与透射图像进2图像采集行了图像预处理和特征提取。提取了形态类、颜色类叶片反射图像采集在室内标准摄影光源下进行，和纹理类共计48个特征：颜色类特征11个，编号依相机使用EOS7D；透射图像采集在自制的灯箱内进次为1～11；颜色类特征24个，编号依次为l2～35；纹行，相机使用EOS500D。反射图像与透射图像采集

8、同理类特征13个，编号依次为36～48。统计特征如表2时进行，以防叶片失去鲜度，影响后期识别结果。灯所示。箱设计如图1所示，规格为100