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嫁接用苗培育系统及外观特征检测方法的研究

王霞霞  
【摘要】:嫁接用苗影响嫁接效率和嫁接成功率。目前嫁接用苗主要由人工在温室环境下培育,由于温度、湿度、光照等环境条件不完全可控,培育的嫁接用苗并不能完全符合嫁接条件,在嫁接过程中造成部分浪费。因此,采用实时检测幼苗外观特征及生长状况的方法,进行环境条件调控,培育标准化嫁接用苗,具有一定的科学研究价值和现实意义。 培育标准化嫁接用苗的首要任务是准确判定幼苗的生长状况,改善幼苗的培育环境。本文针对穴盘砧木苗,进行了幼苗外观特征检测和培育环境的研究,提出在白天自然光条件下,实现幼苗外观特征参数的检测方法,并研制了结合检测装置的新型穴盘苗培育装置。主要研究内容和成果如下: (1)调研确定嫁接用苗的要求、育苗装备与培育系统现状、问题及发展趋势。通过调研分析确定了嫁接用苗的外观特征参数要求及育苗装备现状。通过现场育苗试验研究了温室育苗环境及幼苗存在的问题。结合调研结果和现代农业高新技术及温室新方向总结了温室育苗的发展趋势。 (2)设计并研制了一种具有检测功能的穴盘苗培育试验平台。该平台主要包括穴盘苗生长状况检测装置和幼苗培育装置两部分。检测装置根据标准嫁接用苗的参数要求,设计了可以自动检测幼苗生长状况的三维移动装置,采用机器视觉技术实现对单株幼苗的水平和整个穴盘苗的俯视检测。幼苗培育装置由穴盘滴灌装置、补光装置、控制器等组成,实现了环境条件的完全可控。该装置提出的多层育苗、滴灌与光照相结合的育苗装置提高了育苗的效率,节约成本,对育苗箱的幼苗进行均匀补光,提高了育苗的成活率和均匀性。 (3)提出单株嫁接用苗子叶与胚轴连接位置(基准点位置)的提取方法。以嫁接用白籽南瓜幼苗为研究对象,进行了幼苗外观特征基准点提取方法的研究。首先对采集图像进行二值化处理,通过RGB和Lab颜色空间模型对比,选定a*颜色通道进行阈值分割,获取目标二值图。然后,采用从上到下从左到右的方式对幼苗二值图进行扫描,扫描过程中记录每行目标像素数并绘制成散点图,选取行目标像素数最大值以后的点进行分析。最后,采用手工取点、离散点曲线拟合和指定范围取点三种方式分别提取基准点位置进行比较。选取指定范围取点的方式提取基准点位置的方法进行幼苗外观特征的提取。 (4)提出利用机器视觉自动提取嫁接用苗外观特征参数的方法。利用砧木幼苗,提出了基于数学模型的幼苗外观特征自动检测方法,检测项目包括生长状态、子叶参数和胚轴参数。首先经过预处理提取幼苗二值图,利用行像素统计图确定特征参数基准点位置。然后以标定胚轴最小矩形倾斜度和宽度判定弯曲状态;子叶跨度通过两子叶端点距离确定,子叶展开角通过两子叶底端平展位置拟合线夹角判定;胚轴弯曲度通过胚轴中心线上曲率最大的位置为分界点分别判断两段斜度而求得,胚轴长、轴径结合斜度补偿求得。


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