1.一种基于深度学习的杂交稻种质量识别装置,包括操作台(13),以及设置在操作台(13)的台面上并与传动装置传动连接的输送带(12);其特征在于:育种板(7)放置在输送带(12)上,随着输送带(12)的运行而沿着输送带(12)运行方向移位;位于输送带(12)的上方,从输送带(12)运行方向的起始端至末端依次设置有摄像头(6)和X光箱(9),所述的摄像头(6)和X光箱(9)与上位机(1)信号连接;所述的摄像头(6)采集种子的图像,将种子图像传输至上位机(1),上位机(1)将图像放入模型中,得到分割好的种子图像,并对图像中的种子颜色进行采集,提取每颗种子的颜色,对种子的颜色进行比对,根据种子的颜色将种子分为好、中、差三个等级;X光箱(9)通过X光采集到种子的饱满度图像,将图像传输到上位机(1),由上位机(1)计算每颗种子的面积,得出种子的饱和度,根据种子的饱和度判断种子是否可以发芽;
所述的上位机(1)内装有基于改进yolact的模型,基于改进yolact的模型,是在yolact模型中使用目标检测的YOLOv7网络代替模型中Prediction Head模块部分;YOLOv7网络能够对图像上的种子进行目标定位,并用检测框对种子的位置和类别进行标注,消除yolact模型中Prediction Head模块在生成检测框时所带的偏移误差;并在yolact模型的Protonet模块之前增加SAM的注意力机制模块,SAM的注意力机制模块能够通过数学公式为特征图得出3D注意力权值,评估每一个像素的重要性,SAM模块通过评估每个像素的重要程度,使Protonet模块在分割种子和背景时效果得到显著提高,SAM模块的公式为:公式中,E是将所有能量函数在跨通道和空间维度进行分组的结果,Sigmoid激活函数是防止E的值过大,X为输入图像的特征图,通过优化特征图中的每个像素,得到对应的在摄像头(6)采集完图像后通过数据线(10)传输给上位机(1);由上位机(1)中的基于改进yolact的模型进行图像的处理;图像的处理步骤包括:步骤1:提取摄像头(6)拍摄的稻种图像;
步骤2:对稻种图像进行人工标注,在标注完成之后,使用标注工具中划分数据集的功能把数据集划分为训练集、验证集、测试集三部分,比例为6:2:2,将训练集、验证集、测试集分别输入到预处理模块对图像进行预处理和数据增强,并将测试集中的图像进行缩放和归一化处理;
步骤3:将数据集放入基于改进yolact的模型中进行训练,得到效果最好的模型;
步骤4:在基于改进yolact的模型的测试模块引入训练好的模型后,将待测图像放入测试模块进行识别,得到分割好的种子图像;
步骤5:对分割好的种子图像进行取色操作,在预处理时,使用opencv把除了种子自身颜色之外的颜色全部去除,再通过opencv中的findContours函数寻找每个种子的位置,之后再使用cvtColor函数得到每个种子图像的HSV值;
步骤6:根据HSV中色调的值把种子进行分级,色调为37-42区间标记为好,色调为43-48区间标记为中,色调为48-53区间标记为差,在相应的种子位置标记出对应的等级;
步骤7:输出结果:使用数字进行标记,数字1代表好、数字2代表中、数字3代表差;
步骤8:操作完成。
2.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的杂交稻种质量识别装置,其特征在于:所述的传动装置包括设置在输送带(12)两端的电机(4),电机(4)的输出端通过传动链与传动辊(3)传动连接;电机(4)的转动,通过传动链带动传动辊(3)转动,传动辊(3)转动带动输送带(12)运行。
3.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的杂交稻种质量识别装置,其特征在于:步骤2所述的对图像进行预处理,预处理的操作步骤包括:步骤2.1:对图像进行灰度化处理:使用平均值法,将彩色图像中的三分量亮度求平均得到一个灰度值,完成灰度图像的转换;
步骤2.2:对图像进行几何变换处理,通过对图像进行平移、转置、镜像、旋转、缩放的处理,用于改正图像采集系统的系统误差和仪器位置的随机误差;
步骤2.3:对图像进行图像增强处理,通过使用求平均值法和中值滤波法,去除或减弱噪声。
4.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的杂交稻种质量识别装置,其特征在于:所述的摄像头(6)通过支架(5)固定在传送带的上放,支架(5)固定在操作台(13)的台面上,调整摄像头(6)角度,使其能够采集到育种板(7)上种子的图片;所述的X光箱(9)固定在操作台(13)的台面上,使得X光箱(9)作用于输送带(12)上,可以采集到在X光下,育种板(7)上种子饱满度的图像;X光箱(9)通过数据传输线与上位机(1)连接,X光箱(9)在采集到种子的图像后,通过数据线将图像上传至上位机(1),上位机(1)对图像进行处理后得到种子的发芽率。
5.根据权利要求1或4所述的一种基于深度学习的杂交稻种质量识别装置,其特征在于:所述的上位机(1)根据种子的饱和度判断种子是否可以发芽的具体操作方式为:步骤A:装有种子的育种板通过X光箱,X光箱得到种子的饱满度图像,并将图像上传至上位机;
步骤B:上位机读取种子的饱满度图像,通过opencv去除其余杂色;
步骤C:通过findContours函数获取每一个种子的轮廓,通过种子轮廓的面积除于种子原来的面积得到种子的饱满度;
步骤D:对种子的饱满度进行判断:当种子的饱满度在大于0.8,则判断种子可以发芽;当饱满度面积小于0.8,则判断种子不能发芽;
步骤E:输出判断结果,对可以出芽的种子位置进行标记,数字1为可发芽种子,数字2为不可发芽种子。