基于計(jì)算機(jī)圖像處理的分辨植物花色深淺的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種辨別植物花冠顏色深淺的方法，該方法涉及基于計(jì)算機(jī)圖像處理的分辨植物花色深淺的方法。本發(fā)明創(chuàng)建了一種鑒別植物花色的定量方法，通過掃描得到同色系花冠或花萼等花器官的圖片信息，運(yùn)用圖片分析軟件計(jì)算其灰度值，灰度值的大小即可表明花色的深淺。同時(shí)，建立花器官圖像灰度值與花色苷含量的關(guān)聯(lián)度，用以驗(yàn)證該方法的準(zhǔn)確性。本發(fā)明主要解決植物花色傳統(tǒng)測(cè)量方法精準(zhǔn)度低、耗時(shí)長(zhǎng)、成本高等問題。
【專利說明】
基于計(jì)算機(jī)圖像處理的分辨植物花色深淺的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明公開了一種辨別植物花冠顏色深淺的方法，該方法涉及基于計(jì)算機(jī)圖像處 理的分辨植物花色深淺的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 花色是花卉觀賞品質(zhì)形成的重要性狀之一，也是園藝植物研究中重點(diǎn)考察的農(nóng)藝 性狀，因此，建立簡(jiǎn)便、量化、有效的花色鑒別方法，是開展觀賞植物農(nóng)藝性狀調(diào)查的基礎(chǔ)。 特別是在科研和育種工作中，如何有效、準(zhǔn)確地辨別一系列顏色相近植物材料的花色，將花 色深淺數(shù)字化，便于分析和說明問題，對(duì)于園藝植物新品種審定或認(rèn)定具有重要的現(xiàn)實(shí)意 義。
[0003] 最初，辨別植物花色主要依靠人為肉眼觀察分辨，這種方法簡(jiǎn)便、快速，沿用至今。 一般將花色分為幾個(gè)等級(jí)，譬如將紅色分為深紅、中紅和淺紅3個(gè)等級(jí)，再將樣品"對(duì)號(hào)入 座"。然而，該方法受觀測(cè)者主觀影響較大，特別是中間顏色的花色歸屬不清，準(zhǔn)確度不高。 目前，較為精確地辨別植物花色的方法主要有三種，比色卡比對(duì)法、花色苷測(cè)定法和儀器測(cè) 色法。比色卡比對(duì)法是觀察者通過視覺將樣品花色與標(biāo)準(zhǔn)花色對(duì)比來確定顏色的方法。目 前國際上最權(quán)威的是英國皇家園林協(xié)會(huì)的比色卡，但售價(jià)比較昂貴，而且容易受到觀測(cè)者 主觀因素和外在光源環(huán)境因素等影響，因此，對(duì)操作人員要求較高，不同的人得出的結(jié)果也 會(huì)有一定的差別。花色苷測(cè)定法是一種生理指標(biāo)測(cè)定方法?；ㄉ氐拇嬖诩捌渥兓侵参?花色表現(xiàn)的化學(xué)機(jī)制，花色苷是花色素中起決定作用的主要色素，與花色的深淺程度密切 相關(guān)。該方法用化學(xué)試劑如鹽酸甲醇溶液提取花朵中的花色苷，采用分光光度計(jì)測(cè)量花色 苷的吸收峰值來表示花色苷的相對(duì)含量，間接表示花色的深淺。目前，多數(shù)研究采用該方法 來鑒別花色，此法測(cè)量精確，但要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室提取檢測(cè)步驟，耗時(shí)較長(zhǎng)。儀器測(cè)色是利用色 差計(jì)測(cè)量植物花朵，最終用色度參數(shù)對(duì)花色進(jìn)行描述，該方法精確，但實(shí)用性不強(qiáng)，測(cè)量?jī)x 器昂貴，成本較高。
[0004] 為了將花色深淺數(shù)字化、檢測(cè)簡(jiǎn)便化、降低成本、易于操作，本發(fā)明將植物花色深 淺與計(jì)算機(jī)圖文處理相結(jié)合，無需昂貴的儀器和比色卡以及繁瑣的生理指標(biāo)檢測(cè)步驟，只 需一臺(tái)計(jì)算機(jī)和掃描儀即可分辨植物花色深淺度，并將其數(shù)字化以便進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。為了 驗(yàn)證該方法的有效性和準(zhǔn)確性，將其與植物花朵花色苷含量進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，充分檢驗(yàn)本方 法的精確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明創(chuàng)建了一種鑒別植物花色的定量方法，通過掃描得到同色系花冠或花萼等 花器官的圖片信息，運(yùn)用圖片分析軟件計(jì)算其灰度值，灰度值的大小即可表明花色的深淺。 同時(shí)，建立花器官圖像灰度值與花色苷含量的關(guān)聯(lián)度，用以驗(yàn)證該方法的準(zhǔn)確性。
[0006] 基于計(jì)算機(jī)圖像處理的分辨植物花色深淺的方法，包括如下步驟：
[0007] 1)通過掃描得到花器官的圖片信息(在同一臺(tái)掃描裝置的同一設(shè)置條件下進(jìn)行掃 描)；
[0008] 2)運(yùn)用圖片分析軟件計(jì)算其灰度值；
[0009] 3)根據(jù)灰度值與花色的關(guān)系得到花色深淺度的精確數(shù)據(jù)。
[00?0]優(yōu)選的，所述步驟2)中圖片分析軟件為Image J。
[0011] 其中Image J軟件的具體步驟如下：打開掃描圖，并選擇工具欄中Rectangular selections(矩形）/Elliptical selections(橢圓）/Polygon selections(多邊形）/ Freehand selections(自由捕捉)其中一項(xiàng)，確定測(cè)量區(qū)域，然后平移該圖形至花器官圖像 上，按Ctrl+M計(jì)算灰度值，確保不同樣本測(cè)量區(qū)域大小、形狀一致，測(cè)量花器官的位置一致， 且保證花器官圖像覆蓋整個(gè)測(cè)量區(qū)域，不能有漏洞，最后，導(dǎo)出數(shù)據(jù)，用于統(tǒng)計(jì)分析。
[0012]優(yōu)選的，所述花器官為花冠或花萼。
[0013]優(yōu)選的，所述花器官先進(jìn)行清潔處理再掃描。
[0014]優(yōu)選的，所述花器官的圖片為tiff格式。
[0015] 本發(fā)明無需特殊處理，采摘后直接測(cè)量。也可以取樣后避光保存，并保持新鮮，盡 快測(cè)量。對(duì)于漸變色，只要是同一色系的花色即可測(cè)定。本發(fā)明主要解決植物花色傳統(tǒng)測(cè)量 方法精準(zhǔn)度低、耗時(shí)長(zhǎng)、成本高等問題。
【附圖說明】
[0016] 圖1為矮牽牛(A)、孔雀草(B)和一串紅(C)花瓣掃描圖像。
[0017]圖2為矮牽牛粉紅色系花瓣灰度值與花色苷相對(duì)含量的關(guān)系圖。
[0018] 圖3為孔雀草橙黃色系花瓣灰度值與花色苷相對(duì)含量的關(guān)系圖。
[0019] 圖4為一串紅紅色系花冠灰度值與花色苷相對(duì)含量的關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 本方法的實(shí)施步驟為：
[0021 ] 1、取樣。對(duì)待測(cè)植物材料取盛開花朵的花瓣，避光、保濕；
[0022] 2、圖像獲取。用掃描儀對(duì)所取花瓣掃描，并以tiff格式保存圖像文件；
[0023] 3、圖像處理。用計(jì)算機(jī)圖像分析軟件，如Image J等，對(duì)獲取的花瓣圖像進(jìn)行處理， 獲取花瓣圖像的灰度值將其顏色深淺數(shù)字化。灰度值高的顏色淺，反之顏色深，用數(shù)值大小 來區(qū)分花色深淺。
[0024]具體步驟流程為:在同一條件下掃描待測(cè)花器官的圖像-保存為tiff格式-下載 安裝圖片分析軟件Image 導(dǎo)入掃描圖-選擇測(cè)量區(qū)域-計(jì)算灰度值-導(dǎo)出數(shù)據(jù)。
[0025]其中Image J軟件的具體操作步驟為：
[0026] File-Open-打開掃描圖-選擇工具欄中Rectangular selections(矩形）/ Elliptical selections(橢圓）/Polygon selections(多邊形）/Freehand selections(自 由捕捉)其中一項(xiàng)，確定測(cè)量區(qū)域-平移該圖形至花器官圖像上-按C trl+M(即Analyze中 Measure選項(xiàng)）計(jì)算灰度值，確保不同樣本測(cè)量區(qū)域大小、形狀一致，測(cè)量花器官的位置一 致，且保證花器官圖像覆蓋整個(gè)測(cè)量區(qū)域，不能有漏洞-最后，導(dǎo)出數(shù)據(jù)，用于統(tǒng)計(jì)分析。
[0027] 以下以矮牽牛粉紅色系、孔雀草橙黃色系、一串紅紅色系花瓣為例來說明本方法 的操作步驟，并驗(yàn)證其準(zhǔn)確性：
[0028] 1、取樣。對(duì)待測(cè)矮牽牛、孔雀草和一串紅材料取盛開花朵的花瓣，避光、保濕；
[0029] 2、圖像獲取。用掃描儀對(duì)所取花瓣掃描，并以tiff格式保存圖像文件(圖1);
[0030] 3、圖像處理與花色苷相對(duì)含量檢測(cè)。用計(jì)算機(jī)圖像分析軟件，如Image J等，對(duì)獲 取的花瓣圖像進(jìn)行處理，獲取花瓣圖像的灰度值，將其顏色深淺數(shù)字化。同時(shí)，檢測(cè)花瓣中 花色苷相對(duì)含量(表卜3)。
[0031 ]表1矮牽?；ò昊叶戎蹬c花色苷相對(duì)含量
[0038] 4、花色苷相對(duì)含量與灰度值相關(guān)性檢驗(yàn)。檢驗(yàn)花色苷相對(duì)含量與對(duì)應(yīng)花瓣灰度值 的相關(guān)性，進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。
[0039]通過檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，花瓣灰度值與花色苷相對(duì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（圖2,3,4)，矮牽牛 (表1)、孔雀草(表2)和一串紅(表3)的花瓣灰度值與花色苷相對(duì)含量之間的相關(guān)系數(shù)R分別 為-0.9908、-0.9958和-0.9765，均達(dá)到了極顯著相關(guān)。證明本方法所測(cè)灰度值與花色苷相 對(duì)含量具有極顯著的關(guān)聯(lián)性，即與花色深淺極顯著相關(guān)，灰度值的大小可以用來代表花色 深淺程度，即花瓣灰度值大的顏色淺，灰度值小的顏色深，將花色深淺程度量化，可用于數(shù) 據(jù)分析和花色比對(duì)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于計(jì)算機(jī)圖像處理的分辨植物花色深淺的方法，其特征在于:包括如下步驟： 1) 通過掃描得到花器官的圖片信息； 2) 運(yùn)用圖片分析軟件計(jì)算其灰度值； 3) 根據(jù)灰度值與花色的關(guān)系得到花色深淺度的精確數(shù)據(jù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟2)中圖片分析軟件為Image J軟 件。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述步驟2)Image J軟件的具體操作步驟 為：打開掃描圖，并選擇工具欄中Rect angular selections(矩形）/Elliptical selections(橢圓）/Polygon selections(多邊形）/Freehand selections(自由捕捉）其中 一項(xiàng)，確定測(cè)量區(qū)域，然后平移該圖形至花器官圖像上，按Ctrl+M計(jì)算灰度值，確保不同樣 本測(cè)量區(qū)域大小、形狀一致，測(cè)量花器官的位置一致，且保證花器官圖像覆蓋整個(gè)測(cè)量區(qū) 域，不能有漏洞，最后，導(dǎo)出數(shù)據(jù)，用于統(tǒng)計(jì)分析。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其特征在于:所述花器官為花冠或花萼。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：所述花器官先進(jìn)行清潔處理再掃 描。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其特征在于:所述花器官的圖片為tiff格式。
【文檔編號(hào)】G01N21/25GK105890764SQ201610202379
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】傅巧娟, 李春楠, 沈國正, 陳文岳, 崔海瑞
【申請(qǐng)人】杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院