Comparison of two techniques of pattern recognition in the image analysis-based wheat stalk length characterization

The chaff quality or, more specifically, the distribution of stalk length after straw shredding during wheat harvest with a combined harvester is of significant interest for ploughless tillage practices. The currently applied characterization methods (manual length measurement or the cascade sieve analysis) are time-consuming and labour-intensive. Image analysis-based size characterization has the potential to solve these problems. In this study, two techniques of digital image processing, the well-known method of image moments (rectangular model) and a subpixel skeletonization approach (flow lines-tracing), were applied comparatively for stalk length measurement. Upon applying the rectangular model, the analyzed stalks were found to be longer than when the flow lines-tracing algorithm was applied. This was attributed to the unbiased decision criteria of the measuring method. A greater length of the stalk is to be expected in the main stalk than when the length of a twisted or branched stalk is measured from the edge length of a rectangular box that encloses it.

Jakość plew, a dokładniej rozkład długości łodyg po rozdrobnieniu słomy podczas zbioru pszenicy za pomocą kombajnu zbożowego, ma istotne znaczenie dla uprawy bezorkowej. Stosowane obecnie metody charakterystyki (ręczny pomiar długości lub kaskadowa analiza sitowa) są czasochłonne i pracochłonne. Charakterystyka wielkości w oparciu o analizę obrazu może potencjalnie rozwiązać ten problem. W pracy porównawczej do pomiaru długości łodyg zastosowano dwie techniki cyfrowego przetwarzania obrazu, znaną metodę momentów (model prostokątny) oraz szkieletyzację na poziomie subpikseli (flow lines-tracing). Po zastosowaniu modelu prostokątnego zaobserwowano, że odwzorowane łodygi są dłuższe niż przy zastosowaniu algorytmu flow lines-tracing. Przypisano to niedostosowaniu kryteriów metody do tego zadania pomiarowego. Biorąc pod uwagę łodygę główną, należy spodziewać się większej długości niż w przypadku, gdy pomiar długości skręconej lub rozgałęzionej łodygi wynika z długości krawędzi prostokątnych ram, które ją otaczają.