[发明专利]一种基于ImagePy的数字土壤形态测量方法

权利要求书

1.一种基于ImagePy的数字土壤形态测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）获取土壤剖面：在给定区域内挖取一个土壤剖面，剪断裸露在外的根系，清理出光滑的剖面，在垂直剖面上附加比例尺；

（2）图像获取：在光线充足的情况下，拍摄多张土壤剖面图像；

（3）比例尺设定与ROI选取：将步骤（2）获取的图像导入图像处理软件，校正镜头、消除色差并调整图像曝光、提高图像质量，保存并导出，然后将导出的图像导入ImagePy，调用测量工具，设定比例尺，裁剪出ROI；

（4）HSV颜色模型转化：将ROI从RGB颜色模型转化为HSV颜色模型；

（5）图像分割：分别在H、S、V通道中将小粒径、大粒径、中粒径砾石从图像中与其他物质分割开来，其中，在H通道中调整色调，在S通道中调整饱和度，在V通道中调整明度；

（6）降噪：使用高斯滤波器对图像进行模糊处理，利用最大滤波器增强小颗粒目标与S通道中大粒径砾石之间的对比度；

（7）图像融合：将H、S、V通道中的小粒径、大粒径、中粒径石图像融合；

（8）图像筛选：使用几何滤波算法消除图像中2mm大小部分中的根、大孔和其他非砾石对象；

（9）图像再分割：使用UDW算法再次进行图像分割，保存并导出；

（10）砾石体积量化：根据土壤剖面中观察到的露头投影面积百分比来计算砾石体积百分比。

2.根据权利要求1所述的数字土壤形态测量方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述土壤剖面为长方形，尺寸为1m×0.5m。

3.根据权利要求1所述的数字土壤形态测量方法，其特征在于，在步骤（2）中，使用数码单反相机拍摄多张0.5m²范围内6000×4000像素的土壤剖面图像，图像的焦距22mm，相机镜头距土壤剖面1m。

4.根据权利要求1所述的数字土壤形态测量方法，其特征在于，在步骤（3）中，所述图像处理软件为Adobe Photoshop 2021，利用软件中的配置文件校正镜头、消除色差并调整图像曝光、提高图像质量，保存并导出为tiff格式图像。

5.根据权利要求1所述的数字土壤形态测量方法，其特征在于，在步骤（3）中，通过Measure→Distance调用测量工具，通过Image→Scale And Unit设定比例尺，使用矩形工具裁剪出ROI ，ROI 的选取尺寸为0.5×0.5m。

6.根据权利要求1所述的数字土壤形态测量方法，其特征在于，在步骤（4）中，使用封装于ImagePy中的颜色转换模块Image→Color→RGB To HSV进行颜色模型转化。

7.根据权利要求1所述的数字土壤形态测量方法，其特征在于，在步骤（6）中，通过Process→Filters→Gaussian调用高斯滤波器，通过Process→Filters→Maximum调用最大滤波器。

8.根据权利要求1所述的数字土壤形态测量方法，其特征在于，在步骤（7）中，通过Process→Image Calculator进行图像融合；在步骤（8）中，通过Process→Filters→Minimum调用最小滤波器。

9.根据权利要求1所述的数字土壤形态测量方法，其特征在于，在步骤（9）中，通过Process→Hydrology→Up And Down Watershed进行图像分割，保存并导出为tiff格式。

10.根据权利要求1所述的数字土壤形态测量方法，其特征在于，在步骤（10）中，砾石体积百分比根据土壤剖面二值图像中白色区域的百分比来计算：RP =RA/TA×100；式中，RP表示通过砾石体积百分比，RA表示砾石的投影面积，TA表示土壤剖面图像的总投影面积。