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目前，植物根系结构的三维检测是植物根系表型研究中的核心问题之一。人工测量方法不仅繁琐，而且可靠性差，对根系有损伤。在众多解决方案中，X射线计算机断层扫描（X-ray CT）可以帮助我们在地下土壤的条件下，以三维和非破坏性的形式观察植物根系结构。因此，本文提出了一种基于X射线CT技术的植物三维根系表型和重建的高通量方法和流程。首先，本文提出了一种用于根系表型的高通量传输方法，并利用成像技术提取根系特征；然后，研究采用了移动立方体算法来重建3D（三维）根。最后，本研究对提出的算法进行了仿真，仿真结果表明，本文提出的方法效果良好。
图1 典型的无线通信网络。
图2 非破坏性方法：（a）内部生长法；（b）容器法；（c）同位素探测法；（d）无土栽培法；（e）网袋法；（f）Minirhizotron法。
图3 用于获得图像阵列的光学系统。
图4 系统模型
图5 密度对X射线衰减的影响。
图6 土壤根部断层的CT图像。
图7 高通量图像传输模型。
图8 一种简化的5G连接通道。
图9 土壤根部断层的CT图像：（a）中值滤波器的9×9滤波模板；（b） 原始图像；（c） 滤波后的图像。
图10 阈值分割：（a）滤波后图像；（b）直方图；（c）分割图像。
图11 标记和突出显示根部特征。
图12 三维空间中最小的数据单位：(a) 体素模型；(b) 断层切片体素序列。
图13 移动立方体的算法流程。
图14 五根阶的方法。
图15 五根阶方法的结果。
图16 截面图像的可视化过程模型。
图17 根系的三维可视化模拟。
图18 根部重建系统的前视图、左视图和右视图。
来 源
Wang J, Liu H, Yao Q, et al. Research on High-Throughput Crop Root Phenotype 3D Reconstruction Using X-ray CT in 5G Era[J]. Electronics, 2023, 12(2): 276.
https://doi.org/10.3390/electronics12020276
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