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《浙江大学》 2007年
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水稻种子活力、生活力检测方法及计算机视觉的应用研究

章华仙  
【摘要】: 种子活力是衡量种子质量高低的一项重要指标,种子活力测定可以反映种子在田间或贮藏条件下的潜在质量表现。本文研究了水稻种子活力、生活力测定的方法:标准发芽测试、微弱发光测试、四唑染色测试和计算机视觉技术分析染色图像的方法。采用计算机图像分析系统对四唑染色后的水稻种子胚进行数字图像采集,将计算机图像分析技术和四唑染色方法结合,对种子活力、生活力的计算机视觉分析方法进行了研究。 论文研究的主要内容和取得结果包括: 1.利用微弱发光检测技术对不同储存年限的水稻种子生活力的微弱发光特性进行了探测,记录了不同水稻种子受激发的光子数。发现受紫外光激发后,种子增加的发光值随着储藏时间的增加而有所下降,而对于同一年同一品种,经过激发后发光值随着光照时间的加强而有不同程度的增加。因此根据微弱发光特性可以定性判定种子的新陈度。 2.采用四唑染色方法对不同储存年限的水稻种子的活力和生活力进行检测,将水稻种子染色情况分成完全染色、主要构造染色、完全不染色和其它四种,定义了四唑染色下的活力和生活力指标,并对相应的活力指标和发芽势,生活力指标和发芽率之间进行了比较。计算各个品种的活力指标和发芽势之间的回归方程为:Y_1=0.9897 X_1-1.075,R_1~2=0.9991;Y_2=0.9635X_2-1.584,R_2~2=0.9998;Y_3=1.0703 X_3-1.722,R_3~2=0.9988。其中Y_1,X_1;Y_2,X_2;Y_3,X_3分别对应金早47、Ⅱ优084、秀水09的活力指标和发芽势。计算生活力指标和发芽率之间的回归方程为:Y_4=1.027 X_4+1.0901,R_4~2=0.9986;Y_5=1.0804 X_5-7.1884,R_5~2=0.8995;Y_6=1.1774 X_6-12.715,R_6~2=0.9326。其中Y_1,X_1;Y_2,X_2;Y_3,X_3分别对应金早47、Ⅱ优084、秀水09的生活力指标和发芽率。各个方程的R~2值表明四唑染色测定的种子活力和生活力指标能较好地反映标准发芽势和发芽率水平。 3.采用计算机图像分析系统对四唑染色后的水稻种子胚进行数字图像采集,利用Matlab6.5对采集的图像进行处理,经过图像预处理后,选定阈值进行图像分割,特征提取,区域标记和图像识别。对染色区域二值图像去噪后的区域面积进行计算,根据得到的实际面积和水稻种子胚面积之间的比例,将水稻种子分成完全染色(大于0.95)、主要构造染色(大于2/3小于0.95)和无生活力(小于2/3)三类,其中完全染色种子为高活力种子,完全染色和主要构造染色种子为有生活力种子。 4.将图像处理结果和标准发芽测试及人工判定结果间进行比较,计算图像处理结果和标准发芽试验之间的线性回归方程分别为:Y_(01)=0.9791X_(01)-1.9643,R_(01)~2=0.9996;Y_(02)=0.9351X_(02)-1.7449,R_(02)~2=0.999;Y_(03)=1.0933 X_(03)-5.6643,R_(03)~2=1;Y_(11)=0.9426 X_(11)+9.9336,R_(11)~2=0.9993;Y_(12)=1.0302 X_(12)-1.6332,R_(12)~2=0.947;Y_(13)=1.0927 X_(13)-4.4382,R_(13)~2=0.9396。其中Y_(01),X_(01);Y_(02),X_(02);Y_(03),X_(03)分别对应金早47、Ⅱ优084、秀水09的活力指标(图像)和发芽势,Y_(11),X_(11);Y_(12),X_(12);Y_(13),X_(13)对应相应的生活力指标(图像)和发芽率。图像处理结果和四唑试验结果之间的线性回归方程为:Y_(04)=0.9889 X_(04)-0.8747,R_(04)~2=0.9999;Y_(05)=0.9698 X_(05)-0.1616,R_(05)~2=0.9979;Y_(06)=1.0205 X_(06)-3.8449,R_(06)~2=0.9991;Y_(14)=0.9174 X_(14)+8.9664,R_(14)~2=0.9999Y_(15)=1.167 X_(15)-13.556,R_(15)~2=0.8909;Y_(16)=0.9245 X_(16)+7.6625,R_(16)~2=0.9998。其中Y_(04),X_(04);Y_(05),X_(05);Y_(06),X_(06)分别对应金早47、Ⅱ优084、秀水09的活力指标(图像)和活力指标(四唑),Y_(14),X_(14);Y_(15),X_(15);Y_(16),X_(16)分别对应相应的生活力指标(图像)和生活力指标(四唑)。各个方程的R~2值表明图像处理结果和标准发芽测试和人工判定结果间有很好的相关性。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:S511

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