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蔓越莓:基于YOLOv8的成熟度表型分析
发布时间:
2024-12-26
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BerryPortraits是一款基于Python的开源图像分析软件,可快速检测和分割浆果并提取品质相关性状(如浆果颜色、大小、形状和均匀度等)数据。CIELAB是一种直观且感知均匀的颜色空间,可区分浆果颜色和亮度,但不能直接应用于RGB通道。本研究利用YOLOv8框架、Python库(如OpenCV)和BerryPortraits对美国两个公开最大的蔓越莓育种项目的512张成熟图像数据(在受控照明条件下拍摄)进行训练。
结果表明:①YOLOv8模型能够在各种背景下高精度检测和分割蔓越莓。其中,准确率为0.997,召回率为0.999,F1-score为0.998,mAP50为0.995,mAP50-95平均值为0.927。②除周长(rmd=0.14)和体积(rmd=0.29)的距离归一化平均差异(Range-normalized Mean Difference,rmd)外,形状和大小的rmd普遍很低(0.02≤rmd≤0.06)。③平台间相关性差异最大的是表面积×长度(0.84≤r≤0.97)、表面积×宽度(0.73≤r≤0.90)和体积(0.93≤r≤1);BerryPortraits整体分割性能较GiNA更高;RGB和灰度表现出非常低的距离归一化平均差异(0.01≤rmd≤0.02),重叠的密度图表明平台之间所有颜色性状的表现基本相似。④每个数据点代表每张照片中每个浆果的平均蔓越莓颜色,可以快速评估种群中浆果颜色变化的范围。
BerryPortraits是一款适用于植物遗传育种、园艺、食品科学、植物病理学及相关领域的表型分析工具。作为一款基于广泛使用的Python库的开源表型分析工具,BerryPortraits允许使用、分析、修改、优化并将该软件嵌入到其他工具或流程中。

图1. BerryPortraits和GiNA,n=171个样本中尺寸和形状参数之间的相关性

图2. a. BerryPortraits和GiNA中RGB、Lab值之间的相关性;b. BerryPortraits和GiNA中RGB与灰度之间的相关性
图3.在CIELAB颜色空间中,颜色强度与感知亮度(L*)无关
Loarca, J., Wiesner-Hanks, T., Lopez-Moreno, H. et al. BerryPortraits: Phenotyping Of Ripening Traits cranberry (Vaccinium macrocarpon Ait.) with YOLOv8. Plant Methods 20, 172 (2024). https://doi.org/10.1186/s13007-024-01285-1
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JAYz
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