分类： 农、林、牧、渔 >> 农、林、牧、渔业科学其他学科 提交时间： 2023-02-17 合作期刊: 《智慧农业（中英文）》
摘要： 针对小麦植株分蘖多、器官间交叉遮挡严重，难以用图像或点云准确提取植株和器官表型的问题， 本研究提出了基于三维数字化的小麦植株表型参数提取方法。首先提出了小麦植株各器官数字化表达方法， 制定了适用于小麦全生育期的三维数字化数据获取规范，并依据该规范进行数据获取。根据三维数字化数 据的空间位置语义信息和表型参数的定义，提出了小麦植株表型参数计算方法，实现了小麦植株和器官长 度、粗度和角度等3类共11个常规可测表型参数的计算。进一步提出了定量描述小麦株型和叶形的表型指 标。其中，植株围度通过基于最小二乘法拟合三维离散坐标计算，用于定量化描述小麦植株松散/紧凑程度; 小麦叶片卷曲和扭曲程度为定量化叶形的指标，根据叶面向量方向变化计算得到。利用丰抗13号、西农979 号和济麦44号三个品种小麦起身期、拔节期、抽穗期三个时期的人工测量值和提取值进行验证。结果表明， 在保持植株原始三维形态结构的前提下，提取的茎长、叶长、茎粗、茎叶夹角与实测数据精度相对较高，R2 分别为0.93、0.98、0.93、0.85; 叶宽和叶倾角与实测数据的R2分别为0.75、0.73。本方法能便捷、精确地提 取小麦植株和器官形态结构表型参数，为小麦表型相关研究提供了有效技术支撑。
分类： 农、林、牧、渔 >> 农、林、牧、渔业科学其他学科 提交时间： 2023-02-17 合作期刊: 《智慧农业（中英文）》
摘要： 目前对玉米出苗动态检测监测主要是依靠人工观测，耗时耗力且只能选择小的样方估算整体出苗 情况。为解决人工出苗动态管理不精准的问题，实现田间精细化管理，本研究以田间作物表型高通量采集 平台获取的高时序可见光图像和无人机平台获取的可见光图像两种数据源构建了不同光照条件下的玉米出 苗过程图像数据集。考虑到田间存在环境背景复杂、光照不均等因素，在传统Faster R-CNN的基础上构建 残差单元，使用ResNet50作为新的特征提取网络来对Faster R-CNN进行优化，首先实现对复杂田间环境下 玉米出苗识别和计数; 进而基于表型平台所获取的高时序图像数据，对不同品种、不同密度的玉米植株进 行出苗动态连续监测，对各玉米品种的出苗持续时间和出苗整齐度进行评价分析。试验结果表明，本研究 提出的方法应用于田间作物高通量表型平台出苗检测时，晴天和阴天的识别精度分别为95.67%和91.36%; 应用于无人机平台出苗检测时晴天和阴天的识别精度分别91.43%和89.77%，可以满足实际应用场景下玉米 出苗自动检测的需求。利用表型平台可获取时序数据的优势，进一步进行了玉米动态出苗检测分析，结果 表明利用本模型得到的动态出苗结果与人工实际观测具有一致性，说明本研究提出的模型的具有鲁棒性和 泛化性。
分类： 农、林、牧、渔 >> 农、林、牧、渔业科学其他学科 提交时间： 2023-02-17 合作期刊: 《智慧农业（中英文）》
摘要： 植物显微表型主要是指植物组织、细胞和亚细胞水平的表型信息，是植物表型组学研究的重要组 成部分。针对传统籽粒显微性状检测方法效率低、误差大且指标单一等问题，本研究利用Micro-CT扫描技 术对5种类型11个品种玉米籽粒开展显微表型精准鉴定研究。基于对CT序列图像的处理解析，共获取籽粒、 胚、胚乳、空腔、皮下空腔、胚乳空腔和胚空腔的34项显微表型指标。其中，胚乳空腔表面积、籽粒体积、 胚乳体积比和胚乳空腔比表面积等4项表型指标在不同类型玉米间差异显著（P-value<0.05）。普通玉米胚乳 空腔表面积和籽粒体积显著大于其它类型玉米，高油玉米胚乳空腔比表面积最大，甜玉米胚乳空腔比表面 积最小，爆裂玉米胚乳体积比最大。进一步利用34项玉米籽粒表型指标开展差异分析和聚类分析，可将11 个不同品种玉米分为四类，其中第一类以普通玉米为主，第二类以爆裂玉米为主，第三类是甜玉米，第四 类是高油玉米。结果表明，Micro-CT扫描技术不仅可以实现玉米籽粒显微表型的精准鉴定，还可以为玉米 籽粒分类、品种检测等提供技术支撑。
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