电脑视觉技术与植物生长基因

科技日报，2012年2月21号

电脑视觉技术通常是指如何使机器“看”的科学，就是用摄像镜头和电脑代替人的眼睛和大脑，对特殊目标和镜像进行观察、测量和分析。如采用延时摄影技术可以获取不同于普通摄影拍摄到的影像，这一技术经常被用于科幻电影和观察日出日落与花开花落等生活现象。而现在这项技术已被赋予更大的科研职能，在研究控制植物生长发育的基因性状方面发挥着作用。

在美国威斯康星大学麦迪逊分校植物生理学家埃德加·斯波尔丁的植物实验室里，一些摄像头正对着许多笼罩在红色光线下的培养皿。这些器皿中种植着玉米的种子，它们在最理想的红色光线下生长。这些东西只是过去5年中斯波尔丁教授所拍摄的众多镜头之一，这组镜头是为拍摄农作物是如何在最理想状态下发育和茁壮成长的。

斯波尔丁利用受到特殊控制的照相机对植物根部每30秒拍摄一张图片，此外，他还利用一个6英尺高的机器人摄像机同时对多个植物根部进行拍摄。“如果我们对植物的特性不了解，就难以对它进行改良。”斯波尔丁教授选择的方法是通过观察植物生长发育的过程，来了解构成植物DNA的基因性状。他解释说：“一种有效途径是采集按基因的某些要求进行改变的植物图像，并通过检测这些植物不同的生长和发育情况，推断出那些导致这些变化的基因功能。”

研究人员已经培育出许多具有不同遗传性状的玉米。“我们针对不同植物研制出了许多拍摄方法。”斯波尔丁解释说。通过延时拍摄技术得到的影像信息被输入电脑之后，植物根部细胞生长率以及根尖部的角度和弯曲度等都可以根据一定的运算法则得到精确计算和描述。

斯波尔丁认为，通过使用这种电脑视觉和机器视觉技术来跟踪植物生长和发育过程，可以使人们清楚地观察到控制植物根部发育的基因。这些数据对于进一步研究植物生长发育的规律和改良作物品种具有非常重要的意义。