一种甜瓜种质资源性状提取方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种甜瓜种质资源性状提取方法及系统。该方法包括获取甜瓜果实的三维点云数据和RGB图像；根据所述三维点云数据重建所述甜瓜果实的三维模型，并根据所述三维模型提取所述甜瓜果实的数值型性状；根据所述RGB图像，基于深度学习，利用类别判定型性状提取模型提取类别判定型性状；根据所述数值型性状和所述类别判定型性状确定甜瓜种质资源性状；本发明专利技术所提供的一种甜瓜种质资源性状提取方法及系统，能够快速提取甜瓜种质资源性状，进而确定高通量性状，加快了甜瓜育种进程。

【技术实现步骤摘要】
一种甜瓜种质资源性状提取方法及系统
本专利技术涉及作物育种中表型获取领域，特别是涉及一种甜瓜种质资源性状提取方法及系统。
技术介绍
在数字农业和基因组学快速发展的今天，尤其是高通量基因测序技术的不断成熟，人们对表型学科相关的需求日益强烈，如：作物表型参数的精准、快速、无损测量技术。以甜瓜为例，育种专家们常常需要对众多品种的甜瓜进行种质资源的数字化采集工作。目前，多以人工测量(包括目测)和机器视觉技术为主。人工测量，即通过眼睛观测得到如果面皱纹、果皮覆纹形状、果脐形态等这类定性描述的指标，以及借助测量工具测定果实长度、果实宽度等这类定量指标，由此，该种方法耗时费力、测量周期长、测量主观性强，并且对于某些参数的测量往往还需要相关人员具备丰富的经验；而机器视觉技术是借助相机等成像设备，获取测量对象的图像，进而通过应用图像处理技术提取参数，该种方法较前者来说测量效率大大提高，但是基于图像的二维数据，可获取的信息有限，并且图像拍摄的角度不同，得到的参数也不完全相同，同时，相机的畸变更是影响了参数提取的准确性。现有技术存在甜瓜育种中需要每年对甜瓜种质资源的多种性状进行鉴定和评估，工作量巨大，而且观测效果容易受到人为因素的影响的问题。因此，为了加快甜瓜育种进程，实现甜瓜果实高通量性状的快速准确获取，亟需一种快速描述甜瓜种质资源性状的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种甜瓜种质资源性状提取方法及系统，快速提取甜瓜种质资源性状，进而确定高通量性状，加快了甜瓜育种进程。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种甜瓜种质资源性状提取方法，包括：获取甜瓜果实的三维点云数据和RGB图像；根据所述三维点云数据重建所述甜瓜果实的三维模型，并根据所述三维模型提取所述甜瓜果实的数值型性状；所述数值型性状包括：果柄长度、粗度、果脐大小、果实长度、果实宽度和果形指数；根据所述RGB图像，基于深度学习，利用类别判定型性状提取模型提取类别判定型性状；所述类别判定型性状提取模型以甜瓜果实的RGB图像为输入，以所述甜瓜果实的类别判定型性状为输出；所述类别判定型性状包括：果柄颜色、果实形状、果面绒毛、果面瘤、果面皱纹、果面沟、果面纹颜色、果面棱、果面网纹、果面网纹密度、果面网纹粗度、果面网纹分布、果面裂纹、果皮底色、果皮覆纹颜色、果皮覆纹形状、果皮晕色、果脐形态和果脐形状；根据所述数值型性状和所述类别判定型性状确定甜瓜种质资源性状；所述甜瓜种质资源性状为所述数值型性状和所述类别判定型性状的总和。可选的，所述获取甜瓜果实的三维点云数据和RGB图像，之后还包括：对所述三维点云数据依次进行滤波处理、下采样处理、数据存储处理以及三角化重建处理；对所述RGB图像依次进行基于最大类间方差法的二值化处理、中值滤波处理、基于二值形态学的孔洞填充处理、制作掩膜处理和色彩校正处理。可选的，所述根据所述三维点云数据重建所述甜瓜果实的三维模型，并根据所述三维模型提取所述甜瓜果实的数值型性状，具体包括：根据所述三维模型，基于法线和曲率的变化程度，提取果脐的边缘轮廓和果柄与甜瓜果实的交线；利用标准件进行校正，确定甜瓜果实的数值型性状；所述标准件为所述甜瓜果实在获取三维点云数据时的参照物。可选的，所述获取甜瓜果实的三维点云数据和RGB图像，具体包括：利用手持式三维激光扫描仪获取甜瓜果实的三维点云数据；利用相机获取甜瓜果实的RGB图像。一种甜瓜种质资源性状提取系统，包括：三维点云数据和RGB图像获取模块，用于获取甜瓜果实的三维点云数据和RGB图像；数值型性状提取模块，用于根据所述三维点云数据重建所述甜瓜果实的三维模型，并根据所述三维模型提取所述甜瓜果实的数值型性状；所述数值型性状包括：果柄长度、粗度、果脐大小、果实长度、果实宽度和果形指数；类别判定型性状提取模型确定模块，用于根据所述RGB图像，基于深度学习，利用类别判定型性状提取模型提取类别判定型性状；所述类别判定型性状提取模型以甜瓜果实的RGB图像为输入，以所述甜瓜果实的类别判定型性状为输出；所述类别判定型性状包括：果柄颜色、果实形状、果面绒毛、果面瘤、果面皱纹、果面沟、果面纹颜色、果面棱、果面网纹、果面网纹密度、果面网纹粗度、果面网纹分布、果面裂纹、果皮底色、果皮覆纹颜色、果皮覆纹形状、果皮晕色、果脐形态和果脐形状；甜瓜种质资源性状确定模块，用于根据所述数值型性状和所述类别判定型性状确定甜瓜种质资源性状；所述甜瓜种质资源性状为所述数值型性状和所述类别判定型性状的总和。可选的，还包括：三维点云数据预处理模块，用于对所述三维点云数据依次进行滤波处理、下采样处理、数据存储处理以及三角化重建处理；RGB图像预处理模块，用于对所述RGB图像依次进行基于最大类间方差法的二值化处理、中值滤波处理、基于二值形态学的孔洞填充处理、制作掩膜处理和色彩校正处理。可选的，所述数值型性状提取模块具体包括：果脐的边缘轮廓和果柄与甜瓜果实的交线提取单元，用于根据所述三维模型，基于法线和曲率的变化程度，提取果脐的边缘轮廓和果柄与甜瓜果实的交线；数值型性状提取单元，用于利用标准件进行校正，确定甜瓜果实的数值型性状；所述标准件为所述甜瓜果实在获取三维点云数据时的参照物。可选的，所述三维点云数据和RGB图像获取模块具体包括：三维点云数据获取单元，用于利用手持式三维激光扫描仪获取甜瓜果实的三维点云数据；RGB图像获取单元，用于利用相机获取甜瓜果实的RGB图像。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术所提供的一种甜瓜种质资源性状提取方法及系统，根据所述三维模型提取所述甜瓜果实的数值型性状，利用类别判定型性状提取模型提取类别判定型性状，进而大大简化了甜瓜种质资源性状的获取流程，降低了检测成本，提高了测量效率，可以一次性获取多达25个参数，具备高通量特点，此外还可以在一定程度上保证后绪品质检测结果的准确度，极大方便了育种专家的工作，具有良好的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供的一种甜瓜种质资源性状提取方法流程示意图；图2为本专利技术所提供的一种甜瓜种质资源性状提取方法原理示意图；图3为本专利技术实施例中测试装置的结构示意图；图4为本专利技术所提供的一种甜瓜种质资源性状提取系统结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甜瓜种质资源性状提取方法，其特征在于，包括：/n获取甜瓜果实的三维点云数据和RGB图像；/n根据所述三维点云数据重建所述甜瓜果实的三维模型，并根据所述三维模型提取所述甜瓜果实的数值型性状；所述数值型性状包括：果柄长度、粗度、果脐大小、果实长度、果实宽度和果形指数；/n根据所述RGB图像，基于深度学习，利用类别判定型性状提取模型提取类别判定型性状；所述类别判定型性状提取模型以甜瓜果实的RGB图像为输入，以所述甜瓜果实的类别判定型性状为输出；所述类别判定型性状包括：果柄颜色、果实形状、果面绒毛、果面瘤、果面皱纹、果面沟、果面纹颜色、果面棱、果面网纹、果面网纹密度、果面网纹粗度、果面网纹分布、果面裂纹、果皮底色、果皮覆纹颜色、果皮覆纹形状、果皮晕色、果脐形态和果脐形状；/n根据所述数值型性状和所述类别判定型性状确定甜瓜种质资源性状；所述甜瓜种质资源性状为所述数值型性状和所述类别判定型性状的总和。/n

【技术特征摘要】
1.一种甜瓜种质资源性状提取方法，其特征在于，包括：
获取甜瓜果实的三维点云数据和RGB图像；
根据所述三维点云数据重建所述甜瓜果实的三维模型，并根据所述三维模型提取所述甜瓜果实的数值型性状；所述数值型性状包括：果柄长度、粗度、果脐大小、果实长度、果实宽度和果形指数；
根据所述RGB图像，基于深度学习，利用类别判定型性状提取模型提取类别判定型性状；所述类别判定型性状提取模型以甜瓜果实的RGB图像为输入，以所述甜瓜果实的类别判定型性状为输出；所述类别判定型性状包括：果柄颜色、果实形状、果面绒毛、果面瘤、果面皱纹、果面沟、果面纹颜色、果面棱、果面网纹、果面网纹密度、果面网纹粗度、果面网纹分布、果面裂纹、果皮底色、果皮覆纹颜色、果皮覆纹形状、果皮晕色、果脐形态和果脐形状；
根据所述数值型性状和所述类别判定型性状确定甜瓜种质资源性状；所述甜瓜种质资源性状为所述数值型性状和所述类别判定型性状的总和。


2.根据权利要求1所述的一种甜瓜种质资源性状提取方法，其特征在于，所述获取甜瓜果实的三维点云数据和RGB图像，之后还包括：
对所述三维点云数据依次进行滤波处理、下采样处理、数据存储处理以及三角化重建处理；
对所述RGB图像依次进行基于最大类间方差法的二值化处理、中值滤波处理、基于二值形态学的孔洞填充处理、制作掩膜处理和色彩校正处理。


3.根据权利要求1所述的一种甜瓜种质资源性状提取方法，其特征在于，所述根据所述三维点云数据重建所述甜瓜果实的三维模型，并根据所述三维模型提取所述甜瓜果实的数值型性状，具体包括：
根据所述三维模型，基于法线和曲率的变化程度，提取果脐的边缘轮廓和果柄与甜瓜果实的交线；
利用标准件进行校正，确定甜瓜果实的数值型性状；所述标准件为所述甜瓜果实在获取三维点云数据时的参照物。


4.根据权利要求1所述的一种甜瓜种质资源性状提取方法，其特征在于，所述获取甜瓜果实的三维点云数据和RGB图像，具体包括：
利用手持式三维激光扫描仪获取甜瓜果实的三维点云数据；
利用相机获取甜瓜果实的RGB图像。


5.一种甜瓜种质资源性状提取系统，其特征在于，包括：
三维点云数据和...

【专利技术属性】
技术研发人员：何勇，陶明珠，冯旭萍，杨睿，张金诺，史永强，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33