一种植物根系几何构型的原位测量方法

摘要

本发明涉及一种植物根系几何构型的原位、无损测量方法。本发明的一种植物根系几何构型的原位测量方法包括如下步骤：采用生物医学成像设备获取生长在不透明介质中植物根系的原位断层序列图像；对序列图像进行处理和分析得出植物根系的原位空间几何特征参数，并基于所述特征参数构建立体几何模型；对立体几何模型进行三维可视化重建，构建根系的三维显示模型。本发明的优点和积极效果在于：能够完全准确、无损地获取植物根系的原位图像，无需离土取样，省去了耗时费力的实际取样过程，同时其测量、分析过程是在计算机上进行的，精度得到大幅度提高。

主权项

1. 一种植物根系几何构型的原位测量方法，其特征在于包括如下步骤：(1)采用生物医学成像设备获取生长在不透明介质中植物根系的原位断层序列图像；(2)对步骤(1)中所得的序列图像进行处理和分析得出植物根系的原位空间几何特征参数，其中，对序列图像进行数据处理的处理步骤主要包括图像降噪、图像增强、图像分割和特征提取，并且，所述图像分割采用人机交互式的三维分割方法，并基于所述特征参数构建立体几何模型，其中，所述三维分割方法包括：(2-1)采用通用阈值判别方法；(2-2)实施三维阈值分割；(2-3)利用数学形态学原理，对三维阈值分割后的二值序列图像进行开运算处理；(2-4)由基根断层图像入手，建立递推基础；(2-5)以基根断层图像数据为基础，逐层向下推定根系区域，删除杂质像素；(2-6)利用种子填充法提取根系区域，完成序列图像分割；(3)根据步骤(2)的立体几何模型进行三维可视化重建，构建根系的三维显示模型，并且，所述三维显示模型，采用体素级重建方法中的步进立方体方法首先构建植物根系的三维等值面模型，然后结合光照模型和视角因子而生成；(4)利用步骤(3)构建的可视化模型为人机交互接口，对植物根系指定位置或深度、以及根系整体的构型参数实施测量和分析。