摘要:嫁接育苗是解決蔬菜生產土傳病害的重要手段，嫁接苗愈合是嫁接育苗生產的重要環節，而目前嫁接苗愈合成活狀態的判斷主要依靠人工觀察接穗真葉是否出現，以及根據愈合狀態判斷遲滯，降低了嫁接苗規模化生產時愈合裝置的利用率。為此，提出了基于機器視覺技術在瓜類嫁接苗愈合期實時觀測嫁接苗生長狀態的方法，通過比對愈合初期嫁接苗的接穗子葉相似度判斷嫁接苗的愈合成活狀態。試驗研究表明:未成活嫁接苗在嫁接后的2～3天接穗子葉形態急劇變化，相似度下降至0%;而成活嫁接苗接穗子葉形態變化緩慢，相似度在30%～40%之間波動。該方法與接穗真葉觀察法相比，可預計提前1～2天確定嫁接苗的成活狀態，縮短了嫁接苗的愈合周期，提高了嫁接苗愈合裝置的利用率。

　　關鍵詞:瓜類嫁接苗;愈合;成活;機器視覺

　　0引言

　　隨著農業現代化的不斷推進，機器視覺技術逐漸被應用到農業生產領域中，有效地提高了農作物生產的效率。人們的生活水平不斷提高，蔬菜的需求量越來越大，傳統的蔬菜生產模式已無法滿足市場需求，因此蔬菜生產正朝著規模化、自動化和產業化方向發展。其中，瓜類作物中需求量比較大的黃瓜、西瓜等由于土傳病害的影響無法連作，導致產量和品質下降，通過嫁接技術可以解決土傳病害問題，提高產量，改善品質。嫁接苗的生產一般包括播種、育苗、嫁接、愈合和煉苗等過程，愈合過程一般為7天［1－2］。對于嫁接苗規模化生產，如果縮短愈合期的時間，可以大幅地提高嫁接苗愈合裝置利用率和嫁接苗的生產率。以往判別嫁接苗的成活依靠的是人工觀察接穗真葉的出芽情況［3］，這種判別方法會延遲判別嫁接苗實際成活的時間點，影響愈合裝置的使用效率，降低嫁接苗規模化生產效率。嫁接苗的生產量大，在規模化生產的過程中需要愈合裝置的高效周轉才能實現蔬菜嫁接苗的高效生產。為此，提出基于機器視覺技術，在瓜類嫁接苗愈合期實時觀測嫁接苗生長狀態的方法，通過比對愈合初期嫁接苗的形態判斷嫁接苗的收稿日期:2018－10－30基金項目:國家重點研發計劃項目(2017YFD0701500)作者簡介:蘇穎欣(1994－)，女，廣東江門人，碩士研究生，(E－mail)291254990@qq．com。通訊作者:辜松(1963－)，男，廣東汕頭人，教授，博士生導師，(E－mail)sgu666@sina．com。愈合情況，提前判別出嫁接苗的成活狀態，從而改善愈合裝置的使用效率，進一步提高嫁接苗規模化生產的效率。

　　1嫁接苗成活判別方法

　　嫁接苗的成活特征是接穗的生長，因此本試驗判別嫁接苗成活的方法是利用CognexIn－SightExplorer視覺系統對接穗的形態特征進行提取［4］，訓練出開始愈合時接穗形態的模板，隨后在愈合期間連續獲取接穗圖像與訓練模板進行比對。當接穗生長時愈合接穗形態與原來模板必然會出現差異，以此判斷嫁接苗的成活。本文提出的基于CognexIn－SightExplorer視覺系統的接穗生長特征提取方法，技術路線如圖1所示，具體效果如圖2所示。

　　2機器視覺測試裝置搭建

　　2．1嫁接苗愈合裝置

　　嫁接苗的愈合需要無光、高濕的環境［5］，而高濕的環境會使鏡頭表面形成白霧而阻礙正常圖像的采集。為了防止高濕對圖像采集的影響，本試驗將CCD相機放置在正對愈合裝置的外側。愈合裝置內部搭建了雙層載物旋轉臺，每層可放16株嫁接苗，由PLC控制伺服電機驅動雙層載物旋轉臺旋轉［6］。為便于二值化處理，防止嫁接苗之間的干擾，圖像背景選為白色，每株嫁接苗之間利用白色PP板隔開。愈合裝置設計原理圖如圖3所示。

　　2．2機器視覺系統

　　機器視覺系統主要是由相機(CognexIn－Sight1100)、計算機2(雙核CPU，7．89GB，顯卡Intel(Ｒ)HDGraphics4000)及光源(JZD無頻閃燈帶220V，2000W)等3個模塊組成，系統結構如圖5所示。

　　3試驗材料與方法

　　試驗研究的對象為黃瓜嫁接苗，選用黃瓜做接穗，南瓜做砧木。種子是中國農科院蔬菜花卉研究所研制的粵秀3號青瓜和蜜本3號南瓜。選用飽滿的種子，用100倍福爾馬林溶液浸泡20min，用清水洗干凈，再用清水浸泡2h后至于30°C恒溫箱內進行催芽，1天即可出芽播種。砧木(南瓜)比接穗(黃瓜)早播4天，待接穗幼苗子葉展開，砧木幼苗第1片真葉至10mm高時開始嫁接操作。本試驗采用插接法嫁接，去除砧木的真葉，取粗0．2～0．3mm的竹簽，將竹簽的尖端緊貼砧木一子葉基部的內側，向另一子葉的下方斜插，插入深度為0．5mm左右，不穿破砧木表皮。用刀片從黃瓜子葉下約0．5mm處入刀，在相對的兩側面切一刀，切面長0．5～0．7mm，刀口要保持平滑。接穗削好后，即將竹簽從砧木中拔出，并插入接穗，插入的深度以削口與砧木插孔平為度［8－9］。一般的嫁接方法如圖7所示。本文為了便于觀察和提取嫁接苗的生長信息，采用砧木子葉與接穗子葉平行嫁接的方法。

　　5結論

　　1)利用CognexIn－SightExplorer視覺系統持續性地監測嫁接苗接穗子葉的相似度變化情況，結果表明:在第3天，未成活嫁接苗相似度急劇下降至0%，而成活嫁接苗相似度仍能維持在30%～40%之間且沒出現急劇下降的情況，由此可判別出成活的嫁接苗。

　　2)愈合裝置的濕度變化對嫁接苗接穗子葉相似度的判斷有影響。

　　3)該方法與傳統的接穗真葉觀察法相比，可提前1～2天確定嫁接苗的成活狀態，加快嫁接苗的愈合周期，提高了嫁接愈合裝置的利用率，可為嫁接苗愈合后續補光、通風及煉苗提前提供參考。

　　參考文獻:

　　［1］魏勇泉．淺談嫁接技術在蔬菜栽培中的應用［J］．中國新技術新產品，2012(10):239．

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　　［3］辜松．蔬菜工廠化嫁接育苗生產裝備與技術［M］．北京:中國農業出版社，2006．

　　［4］劉凱，辜松．基于機器視覺的嫁接用苗識別研究［J］．農機化研究，2009，31(11):46－48．

　　［5］任順．黃瓜嫁接苗緩苗智能管理系統的研究［D］．長春:吉林大學，2016．