基于計算機圖像處理的分辨植物花色深淺的方法
【專利摘要】本發明公開了一種辨別植物花冠顏色深淺的方法，該方法涉及基于計算機圖像處理的分辨植物花色深淺的方法。本發明創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，運用圖片分析軟件計算其灰度值，灰度值的大小即可表明花色的深淺。同時，建立花器官圖像灰度值與花色苷含量的關聯度，用以驗證該方法的準確性。本發明主要解決植物花色傳統測量方法精準度低、耗時長、成本高等問題。
【專利說明】
基于計算機圖像處理的分辨植物花色深淺的方法
技術領域
[0001] 本發明公開了一種辨別植物花冠顏色深淺的方法，該方法涉及基于計算機圖像處 理的分辨植物花色深淺的方法。
【背景技術】
[0002] 花色是花卉觀賞品質形成的重要性狀之一，也是園藝植物研究中重點考察的農藝 性狀，因此，建立簡便、量化、有效的花色鑒別方法，是開展觀賞植物農藝性狀調查的基礎。 特別是在科研和育種工作中，如何有效、準確地辨別一系列顏色相近植物材料的花色，將花 色深淺數字化，便于分析和說明問題，對于園藝植物新品種審定或認定具有重要的現實意 義。
[0003] 最初，辨別植物花色主要依靠人為肉眼觀察分辨，這種方法簡便、快速，沿用至今。 一般將花色分為幾個等級，譬如將紅色分為深紅、中紅和淺紅3個等級，再將樣品"對號入 座"。然而，該方法受觀測者主觀影響較大，特別是中間顏色的花色歸屬不清，準確度不高。 目前，較為精確地辨別植物花色的方法主要有三種，比色卡比對法、花色苷測定法和儀器測 色法。比色卡比對法是觀察者通過視覺將樣品花色與標準花色對比來確定顏色的方法。目 前國際上最權威的是英國皇家園林協會的比色卡，但售價比較昂貴，而且容易受到觀測者 主觀因素和外在光源環境因素等影響，因此，對操作人員要求較高，不同的人得出的結果也 會有一定的差別。花色苷測定法是一種生理指標測定方法。花色素的存在及其變化是植物 花色表現的化學機制，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。該方法用化學試劑如鹽酸甲醇溶液提取花朵中的花色苷，采用分光光度計測量花色 苷的吸收峰值來表示花色苷的相對含量，間接表示花色的深淺。目前，多數研究采用該方法 來鑒別花色，此法測量精確，但要經過實驗室提取檢測步驟，耗時較長。儀器測色是利用色 差計測量植物花朵，最終用色度參數對花色進行描述，該方法精確，但實用性不強，測量儀 器昂貴，成本較高。
[0004] 為了將花色深淺數字化、檢測簡便化、降低成本、易于操作，本發明將植物花色深 淺與計算機圖文處理相結合，無需昂貴的儀器和比色卡以及繁瑣的生理指標檢測步驟，只 需一臺計算機和掃描儀即可分辨植物花色深淺度，并將其數字化以便進行數據分析。為了 驗證該方法的有效性和準確性，將其與植物花朵花色苷含量進行關聯分析，充分檢驗本方 法的精確性。
【發明內容】
[0005] 本發明創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，運用圖片分析軟件計算其灰度值，灰度值的大小即可表明花色的深淺。 同時，建立花器官圖像灰度值與花色苷含量的關聯度，用以驗證該方法的準確性。
[0006] 基于計算機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(在同一臺掃描裝置的同一設置條件下進行掃 描)；
[0008] 2)運用圖片分析軟件計算其灰度值；
[0009] 3)根據灰度值與花色的關系得到花色深淺度的精確數據。
[00?0]優選的，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，確定測量區域，然后平移該圖形至花器官圖像 上，按Ctrl+M計算灰度值，確保不同樣本測量區域大小、形狀一致，測量花器官的位置一致， 且保證花器官圖像覆蓋整個測量區域，不能有漏洞，最后，導出數據，用于統計分析。
[0012]優選的，所述花器官為花冠或花萼。
[0013]優選的，所述花器官先進行清潔處理再掃描。
[0014]優選的，所述花器官的圖片為tiff格式。
[0015] 本發明無需特殊處理，采摘后直接測量。也可以取樣后避光保存，并保持新鮮，盡 快測量。對于漸變色，只要是同一色系的花色即可測定。本發明主要解決植物花色傳統測量 方法精準度低、耗時長、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含量的關系圖。
[0018] 圖3為孔雀草橙黃色系花瓣灰度值與花色苷相對含量的關系圖。
[0019] 圖4為一串紅紅色系花冠灰度值與花色苷相對含量的關系圖。
【具體實施方式】
[0020] 本方法的實施步驟為：
[0021 ] 1、取樣。對待測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。用計算機圖像分析軟件，如Image J等，對獲取的花瓣圖像進行處理， 獲取花瓣圖像的灰度值將其顏色深淺數字化。灰度值高的顏色淺，反之顏色深，用數值大小 來區分花色深淺。
[0024]具體步驟流程為:在同一條件下掃描待測花器官的圖像-保存為tiff格式-下載 安裝圖片分析軟件Image 導入掃描圖-選擇測量區域-計算灰度值-導出數據。
[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，確定測量區域-平移該圖形至花器官圖像上-按C trl+M(即Analyze中 Measure選項）計算灰度值，確保不同樣本測量區域大小、形狀一致，測量花器官的位置一 致，且保證花器官圖像覆蓋整個測量區域，不能有漏洞-最后，導出數據，用于統計分析。
[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，并驗證其準確性：
[0028] 1、取樣。對待測矮牽牛、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含量檢測。用計算機圖像分析軟件，如Image J等，對獲 取的花瓣圖像進行處理，獲取花瓣圖像的灰度值，將其顏色深淺數字化。同時，檢測花瓣中 花色苷相對含量(表卜3)。
[0031 ]表1矮牽牛花瓣灰度值與花色苷相對含量
[0038] 4、花色苷相對含量與灰度值相關性檢驗。檢驗花色苷相對含量與對應花瓣灰度值 的相關性，進行顯著性檢驗。
[0039]通過檢驗發現，花瓣灰度值與花色苷相對含量呈極顯著負相關（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含量之間的相關系數R分別 為-0.9908、-0.9958和-0.9765，均達到了極顯著相關。證明本方法所測灰度值與花色苷相 對含量具有極顯著的關聯性，即與花色深淺極顯著相關，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 據分析和花色比對。
【主權項】
1. 基于計算機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) 運用圖片分析軟件計算其灰度值； 3) 根據灰度值與花色的關系得到花色深淺度的精確數據。2. 根據權利要求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. 根據權利要求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，確定測量區域，然后平移該圖形至花器官圖像上，按Ctrl+M計算灰度值，確保不同樣 本測量區域大小、形狀一致，測量花器官的位置一致，且保證花器官圖像覆蓋整個測量區 域，不能有漏洞，最后，導出數據，用于統計分析。4. 根據權利要求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. 根據權利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：所述花器官先進行清潔處理再掃 描。6. 根據權利要求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】G01N21/25GK105890764SQ201610202379
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月31日
【發明人】傅巧娟, 李春楠, 沈國正, 陳文岳, 崔海瑞
【申請人】杭州市農業科學研究院