形状参数分布特性_图文(精)

方数据

万

86农业机械学报

来自东北农业大学种子站,小麦籽粒的各项指标:小麦籽粒的容积质量及千粒质量由种子站给出,含水率自行测定,测定含水率时使用的仪器为 KANEK0DIGITAL PERCENTER DP一5型快速水分测量仪。试验样品的容积质量、干粒质量、含水率如表1所示。

1.2试验方法

将各种小麦籽粒分别装入密闭塑料袋中,放入冰箱,冰箱内的温度为6℃。

试验时取出适量小麦籽粒,去掉病粒、畸形粒后每个品种随机抽样75粒,使其回升至室温后进行试验。将小麦籽粒的尾毛去掉,并作适当净化处理,使其颜色变浅,以便进行图像处理时能够获得较好的图像分割效果。图像摄入计算机后,以BMP

文件存在硬盘内,以便随时调用。图像摄取之后,对每粒籽粒进行称量,电子天平的型号为HANGPING JA5003(精度1/1ooo g。

表1试验样品的物理特性 Tab.1Physicm propenies oftk experimental s蛐ples

2小麦籽粒形状参数分形特性研究

2.1网格法的基本原理

将欧氏空间R”分为尽可能细的△网格,当正规等测度分割时,即作以维以△

为、间隔的分割,将集合x离散为数字点集,用Ⅳa表示离散空间(间距为△上的集合x的计点数。将△网格逐次放大为 K△网格,而Ⅳ"表示离散空间(间距为K△上的集

合x的计点数。得到愚个不同网格宽度上的计点数Ⅳ砧,愚一1,2,…,K。二维空间的数字点集分割过程见图1。

衄-

图1数字点集分割

Fig.1Segment of digital assembly

设zl—lg愚,弘一lgⅣm则点集(z^,挑所构成直线的斜率的绝对值就是其分形维数[5]。

2.2分形特性研究

应用上述理论及方法研究小麦粒形分型特性, 在长度、宽度、厚度、粒质量等参数间,对每次任选的两个参数,绘制其散点图,利用网格法计算其咒、 h,求点集(冠,h所构成直线斜率绝对值,作为这两个参数间的分形维数。

以东农99—6501小麦籽粒为例,样品数为60粒时其宽度与长度间的计点数M 及兄、n、的值见表2。X^、K的线性回归方程为K=一o.3774冠+ 5.076,相关系数R2一o.9292,方程显著相关。由图2看出,回归方程曲线拟合较好。东农99—6501小麦籽粒的宽度与长度之间的分形维数为o.3774。其他参数间的分形维数计算方法相同。4种小麦籽粒各参数间的分形维数值见表3。

表2东农鲫一6501小麦籽粒宽度长度分形维数 Tab.2

Fractu聆mme瑚iOn betw∞n稍d也眦d Ie唧恤 for wheat kerneb Of n蛆u 99—6501

5.O

4.8

蕾4.6

4.4

4.2

注:I一东农99—6501,I一东97—3821,I一东97—4056,Ⅳ一龙 94—4083。1.厚度与宽度间分形维数,2.厚度与长度间分形维数, 3.厚度与单粒质量间分形维数,4.宽度与单粒质量间分形维数,5.长度与单粒质量问分形维数,6.宽度与长度间分形维数。

各参数间兄、y。线性回归方程都极显著,说明

万方数据

第10期任宪忠等:小麦籽粒形状参数分形特性研究及应用 87

长度、宽度、厚度、单粒质量等参数间可用网格法计

算分形维数。

从表3可看出,根据此方法计算出来的分形维

数的数值介于o~1之间。

3分形维数在品种识别中的应用

表3中4种小麦籽粒的厚度与宽度间的分形维

数值差别较大。因此,可根据籽粒厚度与宽度间的分

形维数来区分不同品种的小麦籽粒。4种小麦各取

30、35、40、45、50、55、60粒籽粒时厚度与宽度间的

分形维数如表4及图3所示。

从图3可看出,分形维数的数值受计算维数时

的取样数量影响。利用分形维数可将东97—3821小

麦籽粒与其他3种小麦籽粒区分开;而其他3种小

麦籽粒的分形维数曲线彼此交错,要利用分形维数

识别该3种小麦的籽粒,需要选择合适的样品数量。

由图3可看出,样品数为40~45粒时,各品种小麦

籽粒厚度与宽度间的分形维数曲线间隔较大。各品

种小麦籽粒粒数为40和45粒时的厚度与宽度间的

分形维数如图4所示。

0.75

O.70

巅鏊o.65求 O.60

O.55

—o一东农99-650l —C卜一东97—3821—16r_一东97—4056—*一龙94—4083

jU j,4U 4, 5U ,, 6U

籽粒数/粒

图34种小麦籽粒厚宽分形维数(30~60粒

Fig.3Fracture

dimensional value of four wheat

kernels varieties(numbers:30~60

由图4可看出,样品数为40或45粒时的分形维数曲线彼此间隔较大,可根据厚度与宽度间的分形维数来区分不同品种的小麦籽粒。

表44种小麦籽粒厚宽分形维数(30~60粒 Tab.4Fracture mme吣iOnaI vmue between tMckness and wid嚏h of fbur whe砒kernels

varieHes(n咖bers:30~60

O.76

0.74

0.72

O.70

O.68

o.66

o.64

O.62

—令一东农99—6501

—口一东97—3821

—1■一东97—4056

—x一龙94一枷3

4结论