一、考種工作的四個(gè)基本環(huán)節(jié)

考種是一項(xiàng)把種子樣品轉(zhuǎn)化為可比較數(shù)據(jù)的工作，完整鏈條通常包含取樣、成像、計(jì)數(shù)與計(jì)算四個(gè)環(huán)節(jié)。取樣決定了樣品的代表性，成像決定了識別的基礎(chǔ)質(zhì)量，計(jì)數(shù)決定了數(shù)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，計(jì)算則把數(shù)量與重量換算成可以橫向比較的指標(biāo)。恒美智造考種儀系列把這四個(gè)環(huán)節(jié)收攏到一套設(shè)備之內(nèi)：成像由高拍儀或彩色拍攝儀完成，計(jì)數(shù)與粒型測量由嵌入式軟件完成，重量數(shù)據(jù)由配套電子天平輸入，指標(biāo)體系則由軟件按作物類型自動(dòng)匹配。分析圖像結(jié)果可保存，軟件自動(dòng)形成總報(bào)表，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可輸出至 Excel 表或 csv 表。

理解考種儀的能力邊界，先要理解它測量的是什么。設(shè)備處理的對象是平鋪在成像區(qū)域的實(shí)粒種子，拍照分析的種粒直徑范圍為 0.5 至 20 毫米，超出這一區(qū)間的顆粒要么無法完整成像，要么識別精度會(huì)下降。稻種的實(shí)粒與秕谷會(huì)因?yàn)橹亓坎町愒诔上裰谢ハ嗾趽酰枰冉?jīng)風(fēng)選，再分別計(jì)數(shù)分析，才能得出水稻的結(jié)實(shí)率。把這些前提弄清楚，檢測結(jié)果才有解釋力。數(shù)粒范圍按機(jī)型區(qū)分，HM?KZ01 與 HM?KZ02 為 1 至 2000 粒每次，小粒種子機(jī)型可達(dá) 1 至 10000 粒。HM?KZ03 與 HM?KZ04 還可輸出按寬度、長度、面積等條件生成的排列圖與測量圖，便于圖形化核對。

考種儀輸出的數(shù)據(jù)可以分為兩類。一類是數(shù)量與重量類指標(biāo)，包括種粒數(shù)量、百粒重、千粒重；另一類是粒型類指標(biāo)，包括長度、寬度、長寬比、周長、面積、等效直徑等。恒美智造考種儀可以自動(dòng)測出各類種粒的平均粒形參數(shù)，并在 HM?KZ03 與 HM?KZ04 上給出每粒種粒的粒形參數(shù)，平均值的用途在于批次比較，逐粒數(shù)據(jù)的用途在于分布分析，兩者結(jié)合才能完整描述一個(gè)批次的種子狀態(tài)。軟件支持用鼠標(biāo)在分析完的圖像上直接增加或刪除目標(biāo)，可添加矩形、圓形以及自由形狀種粒。

二、數(shù)粒精度與稱重精度怎么看

數(shù)粒精度是用戶詢問頻次較高的參數(shù)。它的表述方式通常包含作用范圍與誤差幅度兩部分，只看誤差數(shù)字容易產(chǎn)生誤解。恒美智造 HM?KZ01 標(biāo)注的數(shù)粒精度為圓形種子 ±1‰、長形種子 ±3‰，適用于 1000 顆以上種子；HM?KZ02 與 HM?KZ03 標(biāo)注的數(shù)粒誤差為 ±0.1% 至 ±0.4%；HM?KZ04 標(biāo)注的數(shù)粒誤差為 ±0.5%，監(jiān)視修正即達(dá) 100% 正確。差異來自成像分辨率、算法版本與機(jī)型定位，用戶在比較時(shí)應(yīng)關(guān)注自己實(shí)際檢測的粒形與批量，而不是單純比較數(shù)字大小。計(jì)數(shù)可限定在工作區(qū)視野中任選的范圍或矩形范圍內(nèi)進(jìn)行，HM?KZ04 還支持橢圓形范圍計(jì)數(shù)。

稱重精度決定千粒重?cái)?shù)據(jù)的可信度。HM?KZ01 的千粒重分析精度誤差不超過 1 毫克，HM?KZ02、HM?KZ03 與 HM?KZ04 的千粒重分析精度誤差不超過 ±0.5%。稱重環(huán)節(jié)通常由配套的電子天平完成，HM?KZ03 與 HM?KZ04 的配置中包含帶 RS232 通訊接口的電子天平，HM?KZ04 配的量程 220 克、精度 1 毫克的天平可通過通訊線把重量數(shù)據(jù)直接傳入軟件，避免人工讀數(shù)與轉(zhuǎn)錄環(huán)節(jié)引入差錯(cuò)。軟件具有對被分析目標(biāo)顏色、形狀進(jìn)行自學(xué)習(xí)和再學(xué)習(xí)并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分類的特性，識別穩(wěn)定性隨使用提升。

粒型參數(shù)的誤差采用另一套表述。HM?KZ01 的數(shù)據(jù)精度要求為平均面積、平均周長、平均長度、平均寬度等誤差不超過 1%；HM?KZ04 的粒型誤差不超過 ±0.3%。粒型誤差與成像放大倍率直接相關(guān)，成像區(qū)域越大、單粒占據(jù)的像素越少，邊緣判定的不確定性就越大。恒美智造在背光裝置上采用高亮 LED 燈配合納米導(dǎo)光板與反光材料，使背光均勻、種粒無陰影，并對畫面畸變與背光板均勻性做自動(dòng)矯正，正是為了把這一誤差壓到可控范圍。品種比對特性需要提供標(biāo)注圖像以定制品種模型，可用于品種真實(shí)性的技術(shù)核驗(yàn)。

三、粒型參數(shù)群分別說明什么

長度與寬度是粒型的基礎(chǔ)參數(shù)。長度通常取種粒外接矩形的長邊，寬度取短邊，兩個(gè)參數(shù)決定了對粒形的直觀描述。長寬比是長度與寬度的比值，在稻米與小麥的粒形分類中經(jīng)常作為判定依據(jù)，恒美智造考種儀可自動(dòng)計(jì)算平均長寬比，也可以在 HM?KZ03 與 HM?KZ04 上輸出每粒的長寬比數(shù)據(jù)。對于需要按粒形分級的場合，長寬比往往比單一的長度或?qū)挾雀軈^(qū)分不同品種。

面積與周長反映種粒的規(guī)整程度。面積是種粒投影區(qū)域的實(shí)際像素折算面積，周長是投影輪廓的長度，飽滿度高、邊緣光滑的籽粒，在相同長度下面積更大而周長相對更小。等效直徑是把種粒面積換算成等面積圓的直徑，不同形狀的種粒放在一起比較時(shí)，等效直徑比長度更適合作為大小指標(biāo)。恒美智造考種儀在 HM?KZ03 與 HM?KZ04 上還可輸出現(xiàn)代種粒分析常用的標(biāo)準(zhǔn)差，用來衡量一個(gè)批次內(nèi)粒型的一致程度。

外接矩形與排序分布圖是把數(shù)據(jù)講清楚的兩件工具。外接矩形給出每粒種粒的邊界信息，可以在圖像上直觀核對識別是否準(zhǔn)確；排序分布圖則把全部種粒按長度、寬度或面積排序后可視化呈現(xiàn)，批次的粒型集中程度、有無異常大?；蛐×Ｒ荒苛巳?。恒美智造考種儀支持按寬度、長度、面積等條件輸出排列圖與測量圖，對育種材料的篩選與分級很有幫助。數(shù)粒精度按粒形區(qū)分，圓形種子為 ±1‰，長形種子為 ±3‰，適用于 1000 顆以上種子的檢測。

表 1 恒美智造考種儀常見指標(biāo)釋義對照

表注：指標(biāo)名稱依據(jù)恒美智造產(chǎn)品說明書整理，實(shí)際可用指標(biāo)以用戶所選型號與軟件版本為準(zhǔn)。

顏色與雜質(zhì)度指標(biāo)適用于特定作物。HM?KZ04 可對油菜籽輸出粒色與雜質(zhì)度數(shù)據(jù)，并在無雜質(zhì)條件下給出百粒重與千粒重；對玉米籽?？勺詣?dòng)識別帶有胚尖的數(shù)量；對稻谷等作物則可結(jié)合其他外觀指標(biāo)使用。顏色采用具體的 RGB 數(shù)值表示，使不同批次之間的顏色差異成為可比較的量化數(shù)據(jù)，而不必依賴目測描述。HM?KZ02 與 HM?KZ03 的數(shù)粒誤差為 ±0.1% 至 ±0.4%，HM?KZ04 的數(shù)粒誤差為 ±0.5%，監(jiān)視修正即達(dá) 100% 正確。

四、玉米考種的特殊指標(biāo)體系

玉米考種的復(fù)雜度高于普通籽?？挤N，因?yàn)樗枰谧蚜?、果穗與截面三個(gè)層次上分別取數(shù)。籽粒層次關(guān)注粒長、粒寬、長寬比、面積與千粒重；果穗層次關(guān)注穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗長、穗粗、禿尖長、穗色、穗粒數(shù)、禿尖比例與穗重；截面層次則關(guān)注穗粗、穗直徑、軸粗、軸直徑、穗粒數(shù)與單粒的粒長、粒寬、粒周長、粒面積。恒美智造 HM?KZ04 玉米考種分析系統(tǒng)把三個(gè)層次的分析能力集成在同一套軟件里。

穗行數(shù)與行粒數(shù)是玉米果穗的核心結(jié)構(gòu)指標(biāo)。人工清點(diǎn)需要逐行剝離籽粒，耗時(shí)且容易在靠近穗軸處產(chǎn)生計(jì)數(shù)偏差。恒美智造 HM?KZ04 的整穗分析功能可自動(dòng)測出各玉米的穗行數(shù)、行粒數(shù)與穗粒數(shù)，同時(shí)給出穗長、穗粗與穗色數(shù)據(jù)；禿尖長與禿尖比例也從目測估計(jì)轉(zhuǎn)為量化數(shù)據(jù)，這兩個(gè)指標(biāo)在評價(jià)果穗結(jié)實(shí)性與品種適應(yīng)性時(shí)經(jīng)常被用到。需要注意的是，穗重功能的適用范圍為單個(gè)玉米整穗。

截面分析解決的是果穗內(nèi)部結(jié)構(gòu)的問題。把玉米果穗橫向切開后，穗粗、軸粗以及兩者的差值可以反映籽粒著生深度與穗軸比例，逐截面測量比單點(diǎn)測量更能代表整穗狀態(tài)。恒美智造 HM?KZ04 一次性可測 35 個(gè)截面以上，可同時(shí)成像分析多個(gè)截面并輸出每粒的粒長、粒寬、粒周長與粒面積，配合籽粒顏色數(shù)據(jù)，構(gòu)成對玉米果穗結(jié)構(gòu)與品質(zhì)的完整描述。千粒重分析精度誤差在 HM?KZ01 上不超過 1 毫克，在 HM?KZ02、HM?KZ03 與 HM?KZ04 上不超過 ±0.5%。

五、圖像識別與人工修正如何配合

圖像識別并非不需要人工參與，而是把人工放在更有效率的位置。恒美智造考種儀系列的軟件支持在分析結(jié)果上用鼠標(biāo)增加或刪除種粒，可添加矩形、圓形以及自由形狀的目標(biāo)，也可以對工作區(qū)視野中任選范圍或矩形范圍內(nèi)的種粒單獨(dú)計(jì)數(shù)。當(dāng)樣品中存在破損粒、粘連嚴(yán)重或顏色異常的顆粒時(shí)，檢驗(yàn)人員只需對少量存疑目標(biāo)做修正，就可以把結(jié)果做到準(zhǔn)確，而不必重新數(shù)一遍全部樣品。

自學(xué)習(xí)與再學(xué)習(xí)功能讓識別能力隨使用而提升。恒美智造 HM?KZ03 與 HM?KZ04 支持對被分析目標(biāo)的顏色與形狀做自學(xué)習(xí)和再學(xué)習(xí)，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分類，還具備品種比對特性；品種比對需要提供標(biāo)注圖像以定制品種模型。對于長期檢測固定品種的單位，把本單位常見品種建成模型后，識別穩(wěn)定性會(huì)明顯改善，人工修正的工作量也會(huì)隨之下降。軟件可自動(dòng)測出各類種粒的平均長、平均寬、平均長寬比、平均面積與平均周長等粒形參數(shù)。

模型管理是讓判定口徑保持一致的手段。用戶可根據(jù)實(shí)際需求自行創(chuàng)制分析模型，創(chuàng)建好后再次使用時(shí)只需要導(dǎo)入，還可將近期一直使用的模型設(shè)置為默認(rèn)模型。出苗數(shù)分析中的出苗角度也可在模型中設(shè)置。把模型文件作為技術(shù)資料納入實(shí)驗(yàn)室受控文件管理，就能避免因人員變動(dòng)導(dǎo)致的判定口徑漂移，多年積累的檢測數(shù)據(jù)也就具備了可比性。HM?KZ03 與 HM?KZ04 可輸出每粒種粒的長、寬、長寬比、面積、等效直徑、周長與標(biāo)準(zhǔn)差值。

六、數(shù)據(jù)資產(chǎn)與云平臺(tái)怎么用

檢測數(shù)據(jù)的價(jià)值在積累之后才會(huì)顯現(xiàn)。恒美智造考種儀的分析圖像結(jié)果可保存，能自動(dòng)形成總報(bào)表，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可輸出至 Excel 表或 csv 表，并輸出按寬度、長度、面積等條件生成的排列圖和測量圖；HM?KZ04 每次分析操作后自動(dòng)導(dǎo)出 Excel 表格，用戶可設(shè)置導(dǎo)出路徑，并具有追加保存的功能，長期檢測的表格可以連續(xù)累積在同一份文件中。設(shè)備能精準(zhǔn)顯示種粒外接矩形，并可自動(dòng)排序輸出，同時(shí)生成按長度、寬度或面積排列的分布圖。

云平臺(tái)把單機(jī)數(shù)據(jù)變成可檢索的數(shù)據(jù)資產(chǎn)。恒美智造考種儀支持綁定設(shè)備編號后將分析后的數(shù)據(jù)保存至云平臺(tái)，并支持隨時(shí)查看云平臺(tái)數(shù)據(jù)。用戶可按照任意時(shí)間段和種子類別檢索歷史數(shù)據(jù)，查看測量時(shí)間、種子數(shù)量、千粒重、平均面積、平均周長、平均長度、平均寬度以及種子圖片的縮略圖，并可對不同參數(shù)做柱狀圖分析，支持?jǐn)?shù)據(jù)以 Excel 表格形式導(dǎo)出與在線打印。

本地?cái)?shù)據(jù)庫適合對數(shù)據(jù)留存有更高要求的機(jī)構(gòu)。恒美智造 HM?KZ04 內(nèi)置考種數(shù)據(jù)庫，可自動(dòng)保存每次考種分析后生成的數(shù)據(jù)，安全可靠地留存每一次實(shí)驗(yàn)結(jié)果；軟件設(shè)置的分析記錄界面可以獲取并解析數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，查看往期所有考種實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并支持單條導(dǎo)出、指定記錄刪除以及全部記錄導(dǎo)出。把云端與本地兩套留存方式結(jié)合起來，既能隨時(shí)查閱，也能滿足內(nèi)部審計(jì)與成果申報(bào)時(shí)的原始記錄要求。