[发明专利]一种植物胚表面积测量装置及方法

权利要求书

1.一种植物胚表面积测量装置，其特征在于：包括LED灯组、CCD相机、观测面板和正方体机箱，所述LED灯组分布在正方体机箱的内角和支架处，所述CCD相机固定在机箱正上方，所述正方体机箱内部附有漫反射材料，使LED灯组发出的光线均匀的照射在被测植物胚表面，所述观测面板位于CCD相机正下方。

2.根据权利要求1所述的植物胚表面积测量装置，其特征在于，利用所述正方体机箱提供一个遮光的测量环境，所述CCD相机与所述观测面板位置固定，初次使用需要进行校准操作，获取所述实际观测平面的表面积S，以及获得所述实际观测平面在所述CCD相机拍摄的图像中的像素数P。

3.根据权利要求1所述的植物胚表面积测量装置，其特征在于，所述LED灯组所发射的光线均匀地照射到所述观测面板，所述观测面板为黑色的漫反射材质，使被测植物胚与背景形成鲜明对比度。

4.一种植物胚表面积测量方法，其特征在于，利用基于阈值的图像分割方法分割出整株植物胚；其中，所述基于阈值的图像分割方法中阈值的选择采用直方图双峰法，具体地是先将图像转化成灰度图像，灰度图像的灰度直方图是呈现双峰分布的，一个峰值代表着背景，一个峰值代表植物胚，选择双峰之间的谷值作为阈值，阈值设置的最佳范围是[80,100]，低于阈值的像素判定为背景，高于阈值的像素判定为植物胚，进而计算植物胚在图像中的像素数P_x。

5.根据权利要求4所述的植物胚表面积测量方法，其特征在于，在从背景中分割出植物胚的基础上，利用基于深度学习的分割模型来分割植物胚的各个部位：胚芽、胚轴和胚根，并分别计算胚芽，胚轴和胚根在图像中所占像素数P_a、P_b和P_c，其中，所述基于深度学习的分割模型预先根据标识了植物胚各个部位的植物胚图像数据集对深度神经网络进行训练获得。

6.根据权利要求5所述的植物胚表面积测量方法，其特征在于，所述基于深度学习的分割模型，采用的是语义分割模型来进行图像分割，以准确地识别出每株植物胚相应的各个部位：胚芽，胚轴和胚根。

7.根据权利要求6所述的植物胚表面积测量方法，其特征在于，所述语义分割模型可以是全卷积深度神经网络，尤其可以使用预训练好的网络模型，通过所述植物胚图像数据集对网络进行微调，使得全卷积深度神经网络学习到植物胚各个部分的表征，用于对整株植物胚的分割。

8.根据权利要求4所述的植物胚表面积测量方法，其特征在于，表面积测量模块实现植物胚表面积的计算，尤其实现植物胚各个部分的表面积计算，植物胚表面积S_x的计算公式是：S_x=(P_x/P)×S；胚芽表面积的计算公式是S_a=(P_a/P)×S，胚轴表面积的计算公式是S_b=(P_b/P)×S，胚根表面积的计算公式是S_c=(P_c/P)×S。

9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备与本发明所述的一种植物胚表面积测量装置相连接，所述计算机设备包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述计算机设备执行本发明所述的一种植物胚表面积测量方法。