[发明专利]玉米节根后生木质部导管的三维提取方法及装置

权利要求书

1.玉米节根后生木质部导管的三维提取方法，其特征在于，包括：

步骤1，对玉米节根进行固定和脱水处理，得到玉米节根样本；

步骤2，采用显微CT对所述玉米节根样本进行扫描和重构，获取一系列玉米节根样本的二维重构图像；

步骤3，利用阈值分割、基于连通性的拓扑学操作和形态学方法，从所述一系列玉米节根样本的二维重构图像构成的原始三维体中提取出后生木质部导管；

所述步骤3具体包括：

步骤31，基于阈值分割，将所述原始三维体分割为第一三维体和第二三维体，所述第一三维体包括木质部导管和玉米节根中柱外部分，所述第二三维体包括玉米节根中柱内的周围薄壁细胞；

步骤32，基于连通性的拓扑学操作，将所述第一三维体划分为第三三维体和第四三维体，所述第三三维体包括N个后生木质部导管和M个原生木质部导管，所述第四三维体包括玉米节根中柱外部分；

步骤33，基于形态学方法和基于连通性的拓扑学操作，将所述第三三维体划分为N个第五三维体，每个第五三维体由一个后生木质部导管和与该后生木质部导管非真实连接的原生木质部导管构成；

步骤34，基于形态学方法和基于连通性的拓扑学操作，从每个所述第五三维体中获取后生木质部导管。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤31具体包括：

基于所述原始三维体中的典型横截面图像，获取所述横截面图像的灰度直方图；

基于所述灰度直方图，获取用于分割的第一阈值；

将所述原始三维体中小于等于所述第一阈值的像素点的灰度值设置为第一灰度值形成第一三维体，大于所述第一阈值的像素点的灰度值设置为第二灰度值形成第二三维体。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤32具体包括：

以所述第一三维体中任一后生木质部导管的任一像素点作为第一种子像素点，利用洪水填充算法，获取与所述第一种子像素点连通的像素点，形成第三三维体；

与所述第一种子像素点不连通的像素点形成第四三维体。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤33具体包括：

对所述第三三维体进行先腐蚀后膨胀处理，断开各所述后生木质部导管之间的非真实狭窄连接；

对于所述第三三维体中的每一个后生木质部导管，以该后生木质部导管的任一像素点作为第二种子像素点，利用洪水填充算法，获取与所述第二种子像素点连通的像素点，形成与该后生木质部导管对应的第五三维体。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤34具体包括：

对所述第三三维体中的每一个后生木质部导管对应的第五三维体进行先腐蚀后膨胀处理，断开所述每一个后生木质部导管和与其连接的原生木质部导管；

对于每一个所述第五三维体中的后生木质部导管，以该后生木质部导管的任一像素点作为第二种子像素点，利用洪水填充算法，获取与所述第二种子像素点连通的像素点，形成该后生木质部导管。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤3之前还包括：

基于递归高斯法，对所述玉米节根样本的重构图像进行图像平滑，以去除随机噪点。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对每个所述后生木质部导管对应的三维体采用不同颜色的伪彩色进行展示。

8.一种玉米节根后生木质部导管的三维提取装置，其特征在于，包括：预处理模块，重构图像获取模块和后生木质部导管三维提取模块；

预处理模块，对玉米节根进行固定和脱水处理，得到玉米节根样本；

重构图像获取模块，采用显微CT对所述玉米节根样本进行扫描和重构，获取一系列玉米节根样本的二维重构图像；

后生木质部导管三维提取模块，利用阈值分割、基于连通性的拓扑学操作和形态学方法，从所述一系列玉米节根样本的二维重构图像构成的原始三维体中提取出后生木质部导管；

所述后生木质部导管三维提取模块包括：阈值分割单元，用于基于阈值分割，将所述原始三维体分割为第一三维体和第二三维体，所述第一三维体包括木质部导管和玉米节根中柱外部分，所述第二三维体包括玉米节根中柱内的周围薄壁细胞；连通单元，用于基于连通性的拓扑学操作，将所述第一三维体划分为第三三维体和第四三维体，所述第三三维体包括N个后生木质部导管和M个原生木质部导管，所述第四三维体包括玉米节根中柱外部分；第一断开单元，用于基于形态学方法和基于连通性的拓扑学操作，将所述第三三维体划分为N个第五三维体，每个第五三维体由一个后生木质部导管和与该后生木质部导管非真实连接的原生木质部导管构成；第二断开单元，基于形态学方法和基于连通性的拓扑学操作，从每个所述第五三维体中获取后生木质部导管。