基于X-ray透射成像的稻穗米粒粒型及谷粒饱满度测量

摘要 稻穗是水稻产量、干物质积累的最终表现，稻穗米粒粒型和谷粒饱满度对水稻遗传育种及功能基因解析具有重要意义。传统稻穗米粒粒型测量需要经过脱粒、脱壳步骤，不仅过程繁琐而且可能有损伤、可靠性差，而谷粒饱满度测量主要通过水沉法或风选法，无法实现定量测量。为了实现在不脱粒、不脱壳情况下无损观测稻穗内部米粒，提出一种测量稻穗米粒粒型和谷粒饱满度的新方法。采用X-ray透射成像方式获取稻穗射线吸收图，然后采用自动阈值分割、分水岭、图像标记等算法得到单颗米粒标记图像；再采用椭圆检测、边缘提取计算得到米粒的粒长、粒宽、粒面积。对100株稻穗图像做测试，结果表明粒长、粒宽平均测量误差MAPE分别为2.14%、3.45%。同时采用K-means和高斯混合模型聚类（GMM）算法识别出米粒对应的谷粒区域，基于二者面积的比值得到稻穗谷粒饱满度的定量测量结果，基于该结果可以准确识别稻穗中的实粒和瘪粒，为稻穗复杂性状测量研究提供了一种新的有效途径