一种评价马铃薯块茎绿化的方法

茎的图像；
9.将采集图像导入计算机，并利用图像处理软件分别提取图像中各供试品种块茎和 背景板的颜色特征参数；
10.基于提取的各供试品种块茎和背景板的颜色特征参数，对各供试品种块茎的绿化 程度进行差异性分析。
11.进一步，所述准备供试品种块茎的方法为：从收获后一直遮光保存的各供试品种 块茎中，分别选取两个大小一致、无损伤和无病虫害的马铃薯块茎，并清洗干净。
12.进一步，对供试品种块茎进行光照处理和图像采集的方法为：
13.在光照处理之前，将准备好的各供试品种块茎分别置于摄影棚的背景板上进行第 一次拍照，背景板平均光照强度保持在预设第一光强值；
14.将各供试品种块茎均匀放置于培养箱的一层培养架上，培养架四个角落和中心位 置平均光照强度设置为预设第二光强值，持续对培养箱光照预设第一时间段，温度保 持在预设温度值；
15.各供试品种块茎光照处理第一时间段后，进行摄影棚内第二次拍照，之后原位返 回培养箱；
16.对每间隔预设第二时间段光照处理后的各供试品种块茎进行一次拍照，并保持各 供试品种块茎在摄影棚背景板和培养箱培养架放置位置和方向不变，直至完成预设拍 照次数。
17.进一步，所述提取采集图像中各供试品种块茎的颜色特征参数的方法为：针对某 一供试品种块茎，分别获取所述供试品种块茎对应的两个马铃薯块茎图像的rgb特征 值；采用相同方法，获取不同光照处理时间下所有供试品种块茎的颜色特征参数。
18.进一步，所述提取采集图像中背景板的颜色特征参数的方法为：打开采集图像， 采用预设大小矩形框选择背景板的若干区域，分别获取背景板上各区域的rgb特征值； 将获取的rgb特征值的均值作为该背景板的颜色特征参数；采用相同方法，获取不同 光照处理时间下各背景板的颜色特征参数。
19.进一步，所述矩形选框工具的大小为宽度300像素和高度300像素。
20.进一步，所述基于提取的各供试品种块茎和背景板的颜色特征参数，对各供试品 种块茎的绿化程度进行差异性分析的方法，包括：
21.基于提取的各供试品种块茎和背景板的颜色特征参数，计算得到每个供试品种块 茎在不同光照处理时间对应的色差值；
22.基于不同光照处理时间下各供试品种块茎的色差值，进行色差值变化趋势分析和 差异性分析；
23.基于光照处理前和光照处理完成后的色差值，计算各供试品种块茎的绿化程度， 并进行各供试品种块茎绿化程度的差异性分析。
24.进一步，所述每个供试品种块茎在不同光照处理时间对应的色差值的计算方法为：
[0025][0026]
其中，xi和xj分别表示马铃薯块茎和背景板的空间颜色，其坐标分别为(ri，gi， bi)
和(rj，gj，bj)。
[0027]
进一步，进行各供试品种块茎绿化程度的差异性分析的方法为：利用光照处理前 和光照处理完成后的色差值，计算出不同供试品种块茎的绿化程度；分别将每一供试 品种块茎的绿化程度与其他品种相比，得到供试品种块茎绿化程度的比较结果。
[0028]
进一步，所述各供试品种块茎的绿化程度的计算公式为：
[0029]
ge＝(db-da)/db
×
100％
[0030]
其中，ge为绿化程度，db为光照处理前的色差值，da为光照处理后的色差值。
[0031]
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明以不同马铃薯品种系为 材料，基于rgb颜色特征值，利用rgb颜色空间色差公式将块茎绿化程度数值量化， 提供了一种评价马铃薯块茎绿化的方法，该方法简便高效，结果可靠，能够精准评价 马铃薯块茎绿化表型。本发明方法简便、高效，只需要利用简单设备就可以完成对块 茎绿化的评价。通过将绿化程度数值量化，能够明显展示出不同品种之间的绿化程度 差异。因此，本发明可以广泛应用于生物技术领域。
附图说明
[0032]
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通 技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本 发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
[0033]
图1是本发明实施例提供的评价马铃薯块茎绿化的方法流程图；
[0034]
图2为不同品种的色差变化趋势；其中，纵坐标为色差值；横坐标为光照处理的 时间；灰色曲线代表每个品种系的块茎1，黑色曲线代表每个品种系的块茎2；每个折 线图包括了5个品种系在不同时间的色差变化趋势；
[0035]
图3为不同品种系间的绿化程度差异；其中，纵坐标为平均绿化程度；横坐标为 15个品种系；图中标有垂直误差线代表每个品种系两个块茎之间的绿化程度标准误差；a、b、c、d、e、f、g表示在0.05水平上的差异显著，相同字母无显著差异。
具体实施方式
[0036]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例 是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本 领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根 据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单 数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包 含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0038]
下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0039]
下述实施例中所用的仪器、设备等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0040]
本发明的一些实施例中提供一种评价马铃薯块茎绿化的方法，包括如下步骤：利 用简易仪器设备通过提取马铃薯块茎与背景板的rgb特征值，转化为色差值和绿化程 度数
值量化，系统评价马铃薯块茎绿化趋势和程度。通过试验证明，使用本发明对马 铃薯绿化表型进行评价，表明不同块茎间色差值具有显著的相关性，供试品种在光照 处理9天后，块茎绿化程度趋于稳定，可比较不同品种间块茎的绿化程度，其中favorita 的绿化程度最大并显著高于其它品种，中薯28的绿化程度最小并显著低于其它品种， 基于rgb颜色空间的块茎绿化评价能客观反映肉眼绿化观测结果，不易受其他环境条 件影响，可有效进行马铃薯种质资源鉴定和块茎品质评价。
[0041]
实施例1
[0042]
如图1所示，本实施例提供一种评价马铃薯块茎绿化的方法，其包括以下步骤：
[0043]
1)对准备的各供试品种块茎进行光照处理，并采集不同光照处理时间下供试品 种块茎的图像。
[0044]
优选地，准备供试品种块茎的方法为：从收获后一直遮光保存的各供试品种块茎 中，分别选取两个大小一致、无损伤和无病虫害的马铃薯块茎，并清洗干净。
[0045]
优选地，对供试品种块茎进行光照处理和图像采集的方法为：首先，在光照处理 之前，将准备好的各供试品种块茎置于摄影棚的背景板上进行第一次拍照，背景板平 均光照强度保持在预设第一光强值；其次，将各供试品种块茎均匀放置于培养箱的一 层培养架上，培养架四个角落和中心位置的平均光照强度保持在预设第二光强值，且 持续对培养箱光照预设第一时间段，温度保持在预设温度值；然后，对完成预设第一 时间段光照处理后的各供试品种块茎进行摄影棚内第二次拍照，之后原位返回光照箱； 对每隔预设第二时间段光照处理后的各供试品种块茎进行拍照，且保持各供试品种块 茎在摄影棚背景板和培养箱培养架放置位置和方向不变，共完成预设次数的拍照后结 束拍照。
[0046]
2)将采集图像导入计算机，并利用图像处理软件分别提取采集图像中各供试品 种块茎和背景板的颜色特征参数。
[0047]
具体地，提取采集图像中各供试品种块茎的颜色特征参数的方法为：打开采集图 像，选择该采集图像中供试品种的两个马铃薯块茎图像，分别获取两个马铃薯块茎图 像的rgb特征值；采用相同方法，获取不同光照处理时间下所有供试品种块茎的颜色 特征参数。
[0048]
提取采集图像中背景板的颜色特征参数的方法为：打开采集图像，采用预设大小 矩形框选择背景板的若干区域，分别获取背景板上各区域的rgb特征值；将获取的 rgb特征值的均值作为该背景板的颜色特征参数；采用相同方法，获取不同光照处理 时间下各背景板的颜色特征参数。
[0049]
优选地，本实施例采用adobe photoshop cc 2018软件提取采集图像中各供试品 种块茎和背景板的颜色特征参数。
[0050]
具体地，提取采集图像中各供试品种块茎的颜色特征参数的方法为：首先，将不 同光照处理时间对应的采集图像分别导入计算机，用adobe photoshop cc 2018打开各 采集图像；其次，在工具栏中选择“快速选择工具”，分别选择背景板上的每一个马铃 薯块茎；然后，在菜单栏中打开“窗口”一栏中的直方图(histogram)，分别选择红 (r)、绿(g)、蓝(b)通道，并读取其特征值作为每一个块茎的r、g、b值。
[0051]
提取图像中背景板颜色特征参数的方法为：首先，在工具栏中选择“矩形选框工 具”，设置为固定大小(例如，宽度300像素和高度300像素)；其次，分别选择背景 板上无阴影的四角；然后，在菜单栏中打开“窗口”一栏中的直方图，读取相应通道 的r、g、b值；最后，
将背景板上4个角r、g、b的均值作为该图像的背景r、g、 b值。
[0052]
实际上，也可以采用其他图像处理软件来获取背景板和各供试品种块茎的颜色特 征参数，本发明对此不做限制。
[0053]
3)基于提取的各供试品种块茎和背景板的颜色特征参数，对各供试品种块茎的 绿化程度进行差异性分析。
[0054]
具体地，包括以下步骤：
[0055]
3.1)基于提取的各供试品种块茎和背景板的颜色特征参数，计算得到每个供试品 种块茎在不同光照处理时间对应的色差值。
[0056]
优选地，计算不同光照处理时间对应的色差值时，可以采用rgb色差值计算公 式，即：
[0057][0058]
其中，xi和xj分别表示马铃薯块茎和背景板的空间颜色，其坐标分别为(ri，gi， bi)和(rj，gj，bj)。
[0059]
3.2)基于各供试品种块茎在不同光照处理时间对应的色差值，进行色差值变化趋 势分析和差异性分析。
[0060]
优选地，根据每个供试品种块茎在不同处理时间的色差值，进行差异性分析时， 可以利用excel 2019和ibm spss statistics 22。
[0061]
具体地，进行色差值变化趋势分析时：利用计算得到的各光照处理时间下的色差 值，将处理后各个光照处理时间的色差值运用excel 2019绘制折线图，观察相同品种 的两个马铃薯块茎之间色差值的变化趋势。
[0062]
进行色差值差异性分析时，基于不同光照处理时间各供试品种块茎的色差值，利 用ibm spss statistics 22进行差异性分析，比较不同供试品种块茎在各光照处理时间 的色差值是否有显著差异，出现显著差异的时间越早，则该品种块茎的绿化速度越快。
[0063]
3.3)利用光照处理前和光照处理完成后的色差值，结合绿化程度计算公式，计算 出每个供试品种块茎的绿化程度数值，并利用ibm spss statistics 22，进行每个供试 品种块茎绿化程度的差异性分析。
[0064]
优选地，绿化程度计算公式为：
[0065]
ge＝(db-da)/db
×
100％
[0066]
其中，ge为绿化程度，db为光照处理前的色差值，da为光照处理后的色差值。优选地，将不同品种的绿化程度利用ibm spss statistics 22进行差异性分析的方 法为：利用上述光照处理前和光照处理9天后的色差值，结合绿化程度公式得出不同 品种的绿化程度，若与其他品种相比，绿化程度显著且最大，则该品种的绿化程度最 大，与其他品种相比，绿化程度显著且最小，则该品种的绿化程度最小。
[0067]
实施例2
[0068]
基于实施例1提供的一种评价马铃薯块茎绿化的方法，本发明还提供一种评价马 铃薯块茎绿化方法在马铃薯种质资源鉴定和块茎品质评价中的应用。
[0069]
实施例3
[0070]
本实施例中的供试品种块茎中薯2号、中薯3号、中薯5号、中薯18号、中薯 19号、中
薯21号、中薯27、中薯28、atlantic、favorita、kondor和shepody为四倍 体栽培品种(solanum tuberosum)，公众可以从中国农业科学院蔬菜花卉研究所获得。
[0071]
本实施例中的hs66、ce125和rh89-039-16(rh)为二倍体材料(solanumtuberosum
×
solanum phureja)，公众可以从中国农业科学院蔬菜花卉研究所获得。
[0072]
一、供试材料与仪器设备
[0073]
1、供试材料
[0074]
供试材料为中国农业科学院蔬菜花卉所保存的15个马铃薯品种系，其中包括中薯 2号、中薯3号、中薯5号、中薯18号、中薯19号、中薯21号、中薯27号、中薯 28号、atlantic、favorita、kondor和shepody等12个四倍体栽培品种(solanumtuberosum)，hs66、ce125和rh89-039-16(rh)等3个二倍体材料(solanum tuberosum
ꢀ×
solanum phureja)。供试材料收获后遮光保存，选取大小一致、无损伤和无病虫害的 2个块茎进行光照处理和分析。
[0075]
2、仪器设备
[0076]
使用的仪器设备为照度计(hioki)、智能光照培养箱(宁波江南仪器厂，gxz 型)、照相机(canon power shot g10)、摄影棚(小丑鱼)和灰色背景板(深圳市金佳 诚摄影器材有限公司，gc-1ii)。
[0077]
二、光照处理和图像采集
[0078]
供试品种块茎光照处理之前，将收获后一直遮光保存的块茎置于摄影棚背景板上 进行第一次拍照，背景板平均光照强度3000lx左右，将供试块茎均匀放置于培养箱的 一层培养架上，培养架四个角落和中心位置平均光照强度10000lx左右，光照培养箱 24h持续光照，温度25℃。供试块茎光照处理24h后，进行摄影棚内第二次拍照，之 后原位返回光照箱；每隔48h进行后续次数拍照，块茎摄影棚背景板和光照箱培养架 放置位置和方向保持不变；整个实验过程中，共进行8次拍照，持续13天。
[0079]
三、颜色特征参数的提取及分析方法
[0080]
运用软件adobe photoshop cc 2018进行块茎颜色特征值的提取。块茎颜色特征参 数的取值：将于照相机中拍摄的照片导入电脑，用adobe photoshop cc 2018打开块茎 图像，首先在工具栏中选择“快速选择工具”，分别选择背景板上的每一个块茎，然后 在菜单栏中打开“窗口”一栏中的直方图(histogram)，分别选择红(r)、绿(g)、 蓝(b)通道，分别读取其特征值作为每一个块茎的rgb值。
[0081]
背景板颜色特征参数的取值：首先在工具栏中选择“矩形选框工具”，设置为(宽 度300像素和高度300像素)固定大小，分别选择背景板上无阴影的四角，然后在菜 单栏中的“窗口”一栏直方图中读取相应的r、g、b值，最后将背景板上4角r、g、 b的均值作为该图像的背景r、g、b值。
[0082]
应用rgb色差公式，利用excel 2019和ibm spss statistics 22对每幅图像中的两 个块茎的绿化色差值相关性、每个品种各时期的绿化色差值以及不同品种之间的绿化 程度进行统计分析。
[0083]
四结果与分析
[0084]
1、重复块茎间色差相关性
[0085]
在整个光照处理时期内，选取供试品种光照处理1天后、7天后和13天后图像， 对同一品种两个块茎间色差进行pearson双侧相关性分析。如表1所示，1天后、7天 后和13天
后两个块茎的相关性系数分别为0.785、0.802和0.823，均达到极显著水平， 这表明在不同的光照处理周期，同一品种的两个块茎的色差重复性好，光照处理和选 取块茎误差较小。
[0086]
表1两个块茎之间的相关性分析
[0087][0088]
2、块茎色差变化趋势
[0089]
如图2所示，以块茎光照处理之前的状态作为对照，对不同时期不同品种块茎色 差进行分析。结果表明，虽有个别品种在整个阶段中会出现某个时期色差的微小波动， 但随着光照处理时间延长，供试品种块茎的色差值整体上都呈现出逐渐降低并且趋于 稳定的趋势。
[0090]
对供试品种块茎在不同光照处理时间的色差值进行了差异显著性分析(表2)。结 果表明，不同品种在不同阶段色差值差异程度不同，其中，中薯2号、中薯18号、中 薯19号、atlantic、favorita和kondor在光照1天后，色差出现了显著降低；中薯3 号、中薯5号、中薯21号、中薯27、中薯28、ce125、rh和shepody在受光照3天 后，色差值显著降低；hs66在光照11天后，色差显著降低。光照后不同品种色差值 趋于稳定的时间不同，其中，中薯3号、中薯18号、中薯21号、atlantic、rh和shepody 在光照处理3天后色差值趋于稳定；中薯2号、中薯5号、中薯27、ce125、favorita 和kondor在光照处理5天后色差趋于稳定；中薯19号在光照处理7天后色差趋于稳 定；中薯28在光照处理9天后色差趋于稳定。表中a、b、c、d、e表示在0.05水平 上的差异显著，相同字母无显著差异。
[0091]
表2供试品种不同光照处理时间的块茎色差
[0092][0093]
3、品种绿化程度
[0094]
如图3所示，对供试品种光照处理前和光照处理13天后的块茎绿化程度进行了分 析。结果表明，15个供试品种中，favorita的绿化程度最高，显著高于其它品种，中 薯28的绿化程度最小，显著低于其它品种；中薯27、中薯18号、ce125、rh、中薯 2号、中薯21号、中薯19号的绿化程度相对于favorita显著减小，但这7个品种之 间的绿化程度无显著差异；kondor的绿化程度显著低于中薯27的，但与shepody、中 薯5号、中薯3号、atlantic、hs66绿化程度无显著差异。以块茎色差值计算的各品 种块茎绿化程度与肉眼观察的块茎绿化程度保持一致。
[0095]
上述结果表明，基于rgb颜色空间距离将绿化程度数值量化，进行马铃薯块茎 绿化分析，能够精准评价马铃薯块茎绿化表型，为马铃薯种质资源鉴定和块茎品质评 价提供方法基础。
[0096]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽 管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行 等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技 术方案的精神和范围。