[发明专利]一种基于CT的苗钵根系结构形态检测方法

摘要

本发明属于植物根系无损检测领域的一种基于CT的苗钵根系结构形态检测方法，包括如下步骤：培育扫描样本；固定扫描样本；利用CT扫描穴盘苗苗钵；确定苗钵根系最优灰阶域；图像处理；构建完整根系结构；最后测量和分析苗钵根系结构信息，并输出检测结果。本方法可以在不破坏苗钵、苗钵根系不受到外界扰动的情况下获得穴盘苗苗钵的根系结构形态特征，为取苗末端执行器的研制和穴盘苗的培育提供依据；本方法可获得≤0.1mm的根系，可获得全部起到力学作用的根系；同时本方法适用于多种规格穴盘苗的测量和多品种的植物苗钵的测量，为农业装备基础理论研究提供可行的手段，促进农业装备的研制和发展。

主权项

1.一种基于CT的苗钵根系结构形态检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、培育扫描样本；S2、固定扫描样本：将苗钵固定放置于计算机断层图像扫描设备扫描视野中的样品容器内，再将样品容器放置于检测室中的卡座上；S3、扫描穴盘苗苗钵：设置计算机断层扫描设备的扫描参数，利用计算机断层扫描设备获取穴盘苗苗钵的原始计算机断层扫描图像序列；S4、确定苗钵根系最优灰阶域：将选取的N个含根断层扫描图片输入到考虑区域生长运用Ostu算法的程序中确定灰阶域，通过数值比较寻求苗钵根系最优灰阶域；所述最优灰阶域是基于主根到侧根的考虑，具体步骤为：获取N个含主根断层图像的主根根系灰阶域[X_1‑1，X_1‑2]、[X_2‑1，X_2‑2]……[X_n‑1，X_n‑2]，最优灰阶域是这一系列根系灰阶域的交集的加权，即最优灰阶域[Y₁，Y₂]＝[μ₁X₁，μ₂X₂]，其中[X₁，X₂]＝[X_1‑1，X_1‑2]∩[X_2‑1，X_2‑2]……[X_n‑1，X_n‑2]，μ₁为高阈值的权重，μ₂为低阈值的权重，受到成像质量、苗钵基质成分、含水率的影响；S5、图像处理：选取穴盘苗苗钵的原始计算机断层扫描图像的感兴趣区域，对感兴趣区域进行图像处理，基于最优灰阶域，确定阈值，分割穴盘苗苗钵断层图像；S6、构建完整根系结构：通过形态学运算对二值图像进行连续的开和闭运算，消除背景区域上散落的噪声物体，填充物体内细小的空洞，补全断根，构建完整根系图，实现苗钵根系三维可视化模型；S7、组织形态测定：输入根系三维可视化模型，以三角测量法为基础，进行三维组织形态测定，测量和分析苗钵根系结构信息，并输出检测结果。