平均粒重 (MGW) 是小麥育種和生理學(xué)中常用的測(cè)量參數(shù)之一。盡管近幾十年來(lái)，各種小麥籽粒分析（例如計(jì)數(shù)和確定大小、顏色或形狀特征）得到了發(fā)展，但由于自動(dòng)圖像處理系統(tǒng)的存在，MGW 估計(jì)于使用少量圖像衍生指數(shù)；即主要是基于投影面積（Area）開(kāi)發(fā)的線(xiàn)性或冪模型。在初步觀察到顆粒寬度在改進(jìn)預(yù)測(cè)方面的潛力之后，本研究旨在探索更有效的指標(biāo)，以提高基于圖像的 MGW 估計(jì)的精度。為此，處理了谷物的圖像存檔，該存檔取自為期 2 年的田間試驗(yàn)，在兩種灌溉條件下進(jìn)行了 3 次重復(fù)，包括 15 個(gè)品種混合處理（因此存檔由 180 幅圖像組成，包括超過(guò)72,000 粒）。


圖像分割輸出用于提取顆粒和擬合佳橢圓。A存檔中的一張圖片，包含 400 多粒小麥。例如，白框中的顆粒在圖中的下一部分進(jìn)行處理。B 分辨率輸出增強(qiáng)；C 圖像分割的結(jié)果。兩種分辨率使用相同的閾值；D 將佳橢圓擬合到單個(gè)顆粒

可以觀察到，在 30 多個(gè)評(píng)估的顆粒尺寸和形狀指標(biāo)中，與面積相比，顆粒寬度指標(biāo)（即 Minor 和 MinFeret）以及其他 8 個(gè)經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)與 MGW 的相關(guān)性高于面積。使用面積?×?圓度、周長(zhǎng)?×?圓度和面積/周長(zhǎng)指數(shù)獲得了的 MGW 預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，（1）顆粒寬度和面積/周長(zhǎng)比是優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)指標(biāo)結(jié)構(gòu)的共同因素； (2)各優(yōu)勢(shì)指標(biāo)與顆粒寬度的相關(guān)性高，而與其數(shù)學(xué)分量相關(guān)性較低。此外，優(yōu)勢(shì)指標(biāo)的相對(duì)效率在 4 種環(huán)境條件下基本保持穩(wěn)定。終，使用選定的指標(biāo)，開(kāi)發(fā)并驗(yàn)證了十個(gè)簡(jiǎn)單的線(xiàn)性模型用于 MGW 預(yù)測(cè)，結(jié)果表明比當(dāng)前基于面積的模型具有相對(duì)更高的精度。同時(shí)也證明了提高圖像分辨率對(duì)模型精度有顯著影響。


平均粒重 (MGW) 的主成分分析 (PCA) 和基本圖像衍生的粒度指標(biāo)，即主要和 Feret（粒長(zhǎng)指標(biāo)）、次要和 Feret（粒寬指標(biāo)）以及面積。顯然，顆粒寬度的一維指標(biāo)比面積的二維指標(biāo)更準(zhǔn)確地反映了 MGW 的變化。

本研究的結(jié)果以及使用新的圖像衍生指數(shù)開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證的簡(jiǎn)單預(yù)測(cè)線(xiàn)性模型，有望提高基于圖像的 MGW 估計(jì)的精度，從而為小麥育種和生理評(píng)估提供幫助。

來(lái)源：Plant Methods.Wheat grain width: a clue for re-exploring visual indicators of grain weight.Abbas Haghshenas, Yahya Emam & Saeid Jafarizadeh

https://plantmethods.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13007-022-00891-1