[发明专利]一种蔬菜数字化育种方法

说明书

本发明公开了一种蔬菜数字化育种方法，属于蔬菜育种技术领域，所述蔬菜数字化育种方法包括性状数据采集及管理系统、蔬菜叶色量化、蔬菜理化参数的无损定量获取、蔬菜叶片卷曲与叶球抱合方式的定量获取、基于形态学特征提取的蔬菜表型定量分析和基于无人机多光谱成像技术的蔬菜表型定量分析等步骤，蔬菜数字化育种方法实现了育种过程的信息化、表型参数量化和无损快速高通量，最终此方法实现了实验样本到蔬菜各种检测模型，实现对蔬菜各种性状以及表型参数的快速无损测量，形成更加规范的数字化模型。

技术领域

本发明涉及蔬菜育种技术领域，具体是一种蔬菜数字化育种方法。

背景技术

中国种业正面临，前所未有的机遇与挑战，数字信息化是育种的主流趋势和必然选择。我国蔬菜育种方法并不完善，未形成全面数字化信息化体系。目前，传统的蔬菜育种从数据的获取到数据的记录，从人为主观定性到一张纸一支笔，均需耗费大量人力物力，信息数据收集缓慢，系谱难以追溯。

基于数字信息化的蔬菜育种方法，是对于蔬菜在每一个生长时期的表型性状进行数字量化。采用信息技术对蔬菜对种质资源进行管理，可以实现种质资源快速查询、高效利用；采用信息化智能化设备，可以减少劳动强度、降低投入成本，提高育种效率，加速育种进程；采用先进的图像扫描技术，可以准确地获得蔬菜的形貌特征数据。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种蔬菜数字化育种方法，以解决上述背景技术中提出的传统的蔬菜育种从数据的获取到数据的记录，从人为主观定性到一张纸一支笔，均需耗费大量人力物力，信息数据收集缓慢，系谱难以追溯的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种蔬菜数字化育种方法，所述蔬菜数字化育种方法由三个数据库构成，分别为性状数据采集系统构成的性状数据库、育种表型成像构成的表型成像数据库以及表型信息与基因型关联构成的数据库。

优选的，所述蔬菜数字化育种方法包括以下步骤：

E101:实验样本的获取与种植；

E102:田间性状调查人员将蔬菜的数据直接上传数据采集系统，管理人员将所有数据进行整理，通过云服务器实现数据与种质资源数据库的互补填充；

E103:图像科研人员利用成像平台即控制系统实现实验样本的多光谱图像与多视角图像，并将所有的二维表型图像、三维表型图像上传至表型成像数据库，成像数据库科研通过实验样本的不断增加而得到不断扩充；

E104:数据分析人员利用蔬菜表型信息与基因型一一对比的数据库；

E105:模型分析人员通过三个数据库，分别建立蔬菜的生长模型、预测模型与评价模型。

优选的，采用所述蔬菜数字化育种方法实现一下内容包括：

S101：性状数据采集及管理系统，田间性状调查人员可以利用安卓手机APP实现性状数据的采集、上传数据库以及对历史上传数据的查询与修改等功能；

S102：蔬菜叶色量化，将采集的数据进行预处理后利用主成分分析算法结合综合变量的定义实现叶色标准数据的量化；

S103：蔬菜理化参数的无损定量获取，将样本的多光谱图像与获得的理化参数建立模型，通过多光谱图像数据的预处理与降维分析后的数据建立各理化参数的机器学习模型，最终实现基于多光谱图像的蔬菜理化参数无损定量测定；

S104：蔬菜叶片卷曲与叶球抱合方式的定量获取，通过多视角成像采集平台采集蔬菜的图像，经过图像序列的获取、图像关键点检测等预处理过程，采用SFM和MVS实现点云的重构，将重构后的点云模型经过去噪、分割等预处理，最终得到我们所研究的蔬菜叶片或蔬菜植株的3D模型，提取3D模型的表型参数，进行曲面拟合、球面拟合，最终的蔬菜样本整体曲率、边缘曲率、扭曲曲率、扭曲方向以及球面曲率等相关参数，最终通过机器视觉实现叶片卷曲以及叶球抱合方式的定量分析；