小麦品种识别

小麦品种识别

小麦是世界上最早的栽培植物之一，也是世界上种植面积最大、总贸易额最大、营养价值最高的粮食作物之一，在中国是仅次于水稻的第二大粮食作物。营养价值方面，小麦籽粒含有丰富的蛋白质，而且小麦耐储藏，是重要的商品粮食作物。生产方面，小麦适应性广，产量稳定，并且可以充分利用冬、春季节复种，提高单位面积产量与总产量。我国常年种植面积为3000万公顷左右，是我国最重要的商品粮食和战略性粮食储藏品种。面对21世纪中国及世界的粮食安全问题，小麦生产占有举足轻重的地位。

一、小麦基本属性

1、小麦的基本形态特征

小麦属于禾本科(Poaceae.)，小麦属(TriticulnL.) , 一年或二年生草本植物，茎直立，中空，叶子宽条形，子实椭圆形，腹面有沟。子实供制面粉，是主要粮食作物之一。由于播种时期的不同有春小麦、冬小麦等.

自花授粉.禾本科小麦属的重要栽培谷物。一年生或越年生草本；茎具4～7节，有效分蘖多少与土肥环境相关。叶片长线形；穗状花序直立，穗轴延续而不折断；小穗单生，含3～5（～9）花，上部花不育；颖革质，卵圆形至长圆形，具5～9脉；背部具脊；外稃船形，基部不具基盘，其形状、色泽、毛茸和芒的长短随品种而异。颖果大，长圆形，顶端有毛，腹面具深纵沟，不与稃片粘合而易脱落。

2、小麦的分类

小麦按播种季节可分为冬小麦和春小麦，一般春小麦蛋白质含量高于冬小麦，但春小麦的容重和出粉率低于冬小麦。

小麦按皮色的不同，可分为白皮小麦和红皮小麦两种。白皮小麦呈黄色或乳白色，皮薄，胚乳含量多，出粉率较高，红小麦呈深红色或红褐色，皮较厚，胚乳含量少，出粉率较低；小麦按籽粒的质地不同，可分为硬质小麦和软质小麦。

具体的分类如下：

①、硬白：种皮为白色或黄白色的麦粒不低于90%，角质率不低于70%的小麦。

②、软白：种皮为白色或黄白色的麦粒不低于90%，粉质率不低于70%的小麦。

③、硬红: 种皮为深红色或红褐色的麦粒不低于90%，角质率不低于70%的小麦

④、软红: 种皮为深红色或红褐色的麦粒不低于90%，粉质率不低于70%的小麦。

⑤、混合: 不符合（1）至（5）各条规定的小麦。

二、中国小麦种质资源

小麦是我国的主要粮食作物之一，全国各地都有小麦种植。由于我国幅员辽阔，气候和土壤多样，耕作制度复杂，加之小麦栽培历史悠久，因此在漫长的自然选择和人工选择的过程中，形成了丰富多彩的小麦种质资源。

我国小麦种质资源与世界上大多数国家的相比，具有四大突出特点，主要表现在普通小麦。第一，早熟性，不论是地方品种，还是育成品种都明显比国外的早熟，如北方冬麦区多数品种比欧洲品种早熟5—10天，比美国品种早熟5天左右。第二，多粒性，圆颖多花类型和拟密穗类型，如地方品种平原50、蚂蚱麦等等，育成品种（系）攀枝花系统、咸阳大穗系统、兰考大穗系统和新疆阿拉尔农一师大穗系统，有的每小穗结实5—7粒，每穗结实60—90粒，多者达百粒。第三，高度适应性，有些品种对异常环境条件或病虫害具有很强的抗性或耐性，如抗寒品种涿鹿冬麦、五常冬麦，抗旱品种平遥小白麦，旱选10号，耐湿品种

蓝溪早小麦，水涝麦，耐盐碱土壤品种抗碱麦，耐酸性土壤品种南昌条身子、进贤泡子麦，耐风吹不易落粒品种山西气死风类型，闭颖授粉的山东气死雾类型品种，莱阳秋，抗白粉病品种小白冬麦、红蜷芒，抗赤霉病品种溧阳望水白、苏麦3号。第四，高亲和性，这类品种含有可交配基因，易与黑麦、山羊草等近缘植物杂交成功，如中国春、J-11等等。另外，我国小麦种质资源中还有一些特有资源和稀有资源，如我国特有的云南小麦、新疆小麦和西藏半野小麦。稀有类型如太谷核不育小麦，小麦单体系统，三粒并蒂类型小麦，无芒的波兰小麦品种若羌古麦，穗分枝的普通小麦品种小佛手等。

综上所述可以看出，我国小麦种质资源有3个方面的优势：第一、种质资源的数量大，占世界小麦种质资源总数（约13万份）的35%左右。第二，资源的种类较多，全世界小麦属共27个种，我国已拥有24个种；小麦野生近缘植物世界上共23个属，我国有14属。第三，种质资源基本得到保护，已有90%以上入国家库长期保存。同时建立了主要农艺性状鉴定和繁种入库的数据库。无疑，中国小麦种质资源为中国乃至世界小麦生产和育种的持续发展贮备了资源基础，具有重要的现实和深远意义。

三、利用计算机技术对小麦品种识别。

计算机图像处理是一项综合性技术。近十多年来，随着硬件成本下降和计算速度的提高，计算机图像处理广泛介入农产品品质检测和分级，成功地用于玉米、大麦、小麦、大豆、燕麦、黑麦草和水稻等种子检验。国外在小麦种子检测和识别方面开展了广泛的研究，一方面成功地识别小麦品种和类别，如对大麦、小麦、燕麦和黑麦草的正确识别率均在90％以上隆；另一方面有效识别不同类别的小麦种子，对不同冬春性、质地和粒色的小麦类别判断效果良好。

1、形状特征提取通过二值图像标号将单个小麦籽粒图像提取出来，利用籽粒区域和边界特性，提取籽粒形状特征。

（1）、周长：小麦籽粒图像边界像素总和。

（2）、圆形度=(周长)2／(4Ⅱ×面积)。

（3）、长轴长：小麦籽粒图像上距离最长的两个端点之

（4）、间的欧氏距离。

（5）、短轴长：小麦籽粒图像上过长轴中点且垂直于长

（6）、轴的直线间距离。

（7）、最小半径：籽粒边界上的像素到质心的最小距离。

（8）、最大半径：籽粒边界上的像素到质心的最大距离。

（9）、面积：以小麦籽粒图像所包含的所有像素总数计算。

（10）、基于区域的不变矩

2、颜色特征提取小麦籽粒颜色是一个重要特征，通常采用RGB颜色系统，本文将RGB颜色信息和HIS颜色配合使用识别小麦籽粒。由光度学知，HIS系统直接用亮度(intensity)、色调(hue)和饱和度(saturation)来描述颜色，更符合人类视觉特征。在籽粒颜色特征提取中，利用图像分割确定籽粒的位置，然后综合原来的RGB图像对每颗籽粒分别求出红色、绿色、蓝色、色调、亮度和饱和度均值和方差，作为SS颜色特征。

小麦籽粒的形状和颜色是小麦的重要特征，应用小麦籽粒的形状特征和颜色特征能对小麦的品种和来源地能进行有效识别，为小麦种质纯度检验提供了客观方法。相比肉眼识别而言，计算机识别结果更客观、准确和一致。