[发明专利]一种基于CT扫描技术的植物根系组成识别方法

说明书

本发明公开了一种基于CT扫描技术的植物根系组成识别方法，包括利用CT断层拍照扫描原理，先将样品切片拍照，再利用MATLAB软件对其进行三维重建，并利用创建模型来提高精度植物根部扫描技术，具体步骤为：创建初始根节点、创建初始根分支、重构根节点和根分枝、获取根节点属性、判定根分支关系和补充根节点。与现有技术相比，本发明的有益效果是：可应用于固土研究中样品的分析，通过此项技术可更加直观清晰地进行植被固土的相关力学分析。

技术领域

本发明属于植被固土的相关力学分析领域，涉及一种基于CT扫描技术的植物根系组成识别方法。

背景技术

随着经济发展，当代社会面对着环境污染、资源紧缺，生态系统退化各类严峻问题，人们逐渐认识到生态文明建设的重要性。在建设“美丽中国”的号召之下，针对生态修复方面的科学研究越来越多。其中在水土保持领域，利用植被固土又是现阶段各类研究成果公认的有效手段。

在这类研究之中，往往需要大量取样进行土力学相关试验。但是分析实验数据时，由于植物根部包含在土壤之中，无法直观地得到其生长状况、形态特点，进行的力学分析是低效且不够清晰的。在这种情况下，若能对植物根部进行扫描，得到其三维模型，就能大大地方便这些固土研究中的力学分析。而本发明正是用于解决这类问题的。

拍照式三维扫描仪主要基于光学三角测量原理，首先投影模块将一系列编码光栅投影到物体表面；由采集模块得到相应被调制的图象，然后通过特有的算法获取点云数据的三坐标位置，可以直接运用到植被根部扫描中，但这类仪器体形笨重或价格高昂，在实际研究中不易操作。

本发明提出了一种基于CT断层拍照的植物根部扫描技术，能快速、简便地对包含在土壤样品里的植物根部进行扫描，并得到较为精确的三维模型。

发明内容

本发明需要解决的问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于CT扫描技术的植物根系组成识别方法。

本技术的主要内容如下：

一种基于CT扫描技术的植物根系组成识别方法，包括以下步骤：

步骤1、根据样品的高度，将样品等分切成若干片，并对切片的截面进行拍摄，得到若干张jpg格式的植物根部断层照片；

步骤2、根据植物根部断层照片进行三维重建，

(2.1)对植物根部断层照片预处理，jpg格式的植物根部断层照片转换为256色BMP图像，再对256色BMP的图像进行图像增强，消除或减少噪声的干扰，得到植物根部断层图像；

(2.2)对植物根部断层图像进行表面绘制：

采集重建数据、对植物根部断层图像中植物根部的边界轮廓曲线进行表面绘制、设置图像光照效果、设置图像的显示效果；

(2.3)对植物根部断层图像进行体绘制：

采集体重构数据、对体重构数据进行预处理、计算数据集在显示平面累计投影、构造三维体重构碎片处理、设置图像的颜色、阴影及显示效果；

步骤3、建立植物根部的矢量模型：

包括提取根系骨架和根结点属性值；具体步骤为：创建初始根节点、创建初始根分支、重构根节点和根分枝、获取新节点的属性值、判定根分支关系和补充根节点。