使用谷穗高维形态估算谷子穗粒重的方法研究

蔡灿超+杜金哲+李宗远+杨锦忠

摘 要：

从谷子穗粒重与谷穗高维形态关系的角度，分析谷子穗长、穗粗、穗侧面积、穗体积与谷子穗粒重的关系。利用图像处理技术采集 9个谷子品种的果穗几何特征，分析穗粒重对谷穗几何特征的回归，并分别与穗长、穗粗、穗侧面积、穗体积组合建立直线回归方程。4种几何特征与穗粒重的回归方程的决定系数分别为：穗长在0.0786～0.7842之间，穗粗在0.2686～0.7894之间，穗侧面积在0.5705～0.9176之间，穗体积在0.5527～0.9057之间。穗侧面积和穗体积是反映谷穗形态的两个重要性状，能够高精度预测穗粒重。

关键词：谷穗;图像处理;穗粒重估算;穗体积;穗面积

中图分类号：S515.01  文献标识号：A  文章编号：1001-4942（2015）06-0012-04

New Method to Estimate Spike Grain Weight of

Millet Using High-Dimensional Forms of Spikes

Cai Canchao，Du Jinzhe，Li Zongyuan，Yang Jinzhong*

（Qingdao Agricultural University / Shandong Provincial Key Laboratory of Dry Farming Techniques， Qingdao 266109， China）

Abstract The relationships between millet grain weight and high-dimensional forms， including the length， diameter， side area and volume of spikes，were examined. The spike geometric features of 9 millet varieties were collected using image processing technology， and the spike grain weight regressed respectively to the 4 spike geometric features to establish their linear equations. The determination coefficients of 4 linear equations were 0.0786～0.7842 for the spike length， 0.2686～0.7894 for the spike diameter， 0.5705～0.9176 for the spike side area， 0.5527～0.9057 for the spike volume respectively. The side area and volume of spikes were 2 important traits of millet， and could be used to accurately predict the spike grain weight of millet.

Key words Millet spike; Image processing; Spike grain weight estimation; Spike volume; Spike area

谷子产量等于单位土地面积上全部果穗的籽粒重量之和，穗粒重的潜力则受到穗几何特征的制约。因此，由谷穗的几何特征估算谷子穗粒重具有重要价值。然而诸如谷物的穗体积、穗形状等三维空间的几何特征，长期以来由于难以测定，它们的变化规律及其与穗粒重的数量关系，很少有文献报道，只是在玉米、小麦和水稻等方面已经成功应用[1～5]。但是近年来，数字图像处理技术已经成功用于测定不规则实物的形态性状[1]，解决了高维几何特征的测量难题。本试验在以数字图像处理技术为手段测量谷穗形态性状基础上，重点研究谷子穗粒重与穗长、穗粗、穗侧面积、穗体积的数量关系，以便为谷子的栽培和育种实践提供有价值的信息。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2013年在青岛农业大学试验农场进行，参试谷子品种共有9个，分别为：鲁谷10号、豫谷4号、豫谷1号、沧谷4号、济谷12号、麦谷1号、矮88、冀谷19和衡谷200131。……