天津农学院宋欣获国家专利权
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龙图腾网获悉天津农学院申请的专利基于HRNet网络的单分蘖水稻植株表型参数提取方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116721266B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-31发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310729643.9,技术领域涉及:G06V10/46;该发明授权基于HRNet网络的单分蘖水稻植株表型参数提取方法是由宋欣;丁子桐;冯秋瑞;张家硕;杨磊设计研发完成,并于2023-06-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于HRNet网络的单分蘖水稻植株表型参数提取方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于HRNet网络的单分蘖水稻植株表型参数提取方法,其包括以下步骤:采集单分蘖水稻图像、标注数据集并进行训练;使用HRNet网络进行训练,训练好的模型用以检测水稻关键点;检测到的叶片关键点根据与穗部关键点的距离,筛除误检的关键点;根据剩下的叶片关键点语义信息,筛除多余的叶片关键点;将各个叶片关键点根据语义信息连接,构建水稻骨架,并返回各个点的坐标;根据各点语义信息和坐标值,计算各项表型参数。本发明通过借鉴人体姿态检测方法,对单分蘖水稻关键点进行检测,设置条件筛选合适的关键点,根据语义信息构建单分蘖水稻植株骨架,通过比例尺进行尺度变换,获取实际植株株高、茎叶穗长度、叶片夹角等表型参数。
本发明授权基于HRNet网络的单分蘖水稻植株表型参数提取方法在权利要求书中公布了:1.一种基于HRNet网络的单分蘖水稻植株表型参数提取方法,其特征在于:包括以下步骤: 1采集单分蘖水稻图像、标注数据集并进行训练,初始训练默认6叶片共40个关键点; 2使用HRNet网络进行训练,训练好的模型用以检测水稻关键点; 3检测到的叶片关键点根据与穗部关键点的距离,筛除误检的关键点; 4根据剩下的叶片关键点语义信息,筛除多余的叶片关键点; 5将各个叶片关键点根据语义信息连接,构建水稻骨架,并返回各个点的坐标; 6根据各点语义信息和坐标值,计算各项表型参数; 所述步骤1中的图像采集使用的背景板左下角标一个实际尺寸10cm×10cm的黑色正方形作为标尺,在计算各项表型参数时起到比例尺作用; 所述步骤1中默认的40个关键点规则为:茎部按照从根到穗方向,依次标注标注S_1-S_5;穗部按照从茎向穗尖端方向,依次标注P_1-P_5;默认每个植株6个叶片,每个叶片按照从叶片茎部连接点向叶尖端的方向依次标注L_i_1-L_i_5,i表示单分蘖水稻植株的第i个叶片,数据集标注中叶片个数按照实际情况标注; 所述步骤2采用迁移学习方法,使用了HRNet-W32人体姿态检测模型作为预训练模型权重,更改输出通道数以满足水稻关键点检测需要; 所述步骤3包括以下步骤: 3.1输出检测到的各个关键点的语义信息,并分别提取穗部5个关键点、叶片30个关键点; 3.2分别计算每个叶片关键点与穗部第3、4、5关键点之间的距离T,并根据实际情况设置阈值T0,当某个点的T小于阈值T0的则删除该关键点; 所述步骤4包括以下步骤: 4.1整理现有的各个叶片关键点; 4.2若一个叶片上保留了三个以上的关键点,则视为有效叶片,恢复叶片上的5个点; 4.3若一个叶片上只有一个或两个关键点,则视为无效叶片,筛除叶片上的5个点; 4.4若一个叶片上有三个关键点,需要判断各点语义信息,只有同时具备第1、2、5点时,视为有效叶片,恢复叶片上的5个点,否则视为无效叶片,筛除叶片上的5个点; 所述步骤5的具体实现方法为:提取现有的各个关键点的语义信息和坐标,并且穗、茎和各个叶片分别按照1-5的顺序连接; 所述步骤6包括以下步骤: 6.1计算植株高度:水稻穗部最高点与茎部最低点在y轴上的最大差值默认为是水稻植株的高度,取穗部最高关键点PmaxXmax,Ymax,与S_1X0,Y0,植株高度H计算公式为:6.2计算叶片、茎秆、稻穗长度:取叶片、茎秆、稻穗骨架上的关键点P1、P2……Pn,每一个关键点的坐标为Xj,Yj0j≤n,则长度L计算公式为:式中:Xj-1是待计算的关键点前一个点的横坐标;Yj-1是待计算的关键点前一个点的纵坐标; 6.3计算叶片夹角:根据靠近植株叶片与茎秆交点处最近的两个茎秆点,求出茎秆切线斜率m1,选择叶片上第一、二个点计算叶片切线斜率m2,则叶片夹角θ计算公式为:。
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