5G时代利用X射线CT进行高通量作物根系表型三维重建研究


发布时间:

2023-02-14

来源:

植物表型资讯

作者:

PhenoTrait

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

 

编辑

小王博士在努力

 

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