论文部分内容阅读
根系是植物从土壤中获取养分和水分的重要器官，根系的生长分布状况直接影响植物吸收水分和养分的能力。长期以来缺乏直接从土壤中获取根系原位形态参数的无损检测分析方法成了根系形态学和生物学深入研究的技术瓶颈。本文通过医用CT获得生长在介质环境中植物根系的断层序列图像，采用移动立方体(MarchingCubeMC)三维重建方法实现了原位根系的三维表面可视化，并实现了对三维根系对象的缩放和旋转等交互操作。本文的主要工作如下：
(1)采用64层多排螺旋CT(MSCT)获得了原位根系CT序列图像数据，并结合了中值滤波与高斯滤波对序列图像进行了降噪处理。
(2)通过对原位根系CT序列图像的灰度直方图构建和分析，确定了根系区域的分割阈值，经过阈值分割实现了对根系断层序列图像的二值化，为进一步三维表面重建提供了数据基础。
(3)分析了科学计算可视化技术中常用的三维重建方法，结合原位根系三维可视化的应用需求和微机环境的资源特点，确定将MC算法用于原位根系CT序列图像的三维表面可视化重建，并完成了相应的算法和程序设计。
(4)在程序实现方法上，通过综合对比本文选择科学计算可视化技术领域中国际上通用性强、普及面广、成熟度高的VTK工具箱，实现了CT序列图像的读取、显示和存储等底层操作，提高了编程效率、缩短了开发周期。
(5)最后，本文采用面向对象的c++程序设计语言，在MicrosoftVisualStudio2005开发环境下结合VTK工具包完成了原位根系三维表面可视化系统的实现，构建了一个通过断层序列图像重建根系原位三维形态的处理系统，并实现了对三维根系对象进行缩放和旋转等简单的交互操作。
本文的研究工作作为基于XCT技术的原位根系无损检测分析方法的一部分，对原位根系的三维可视化系统的构建进行了积极探索，为进一步开展植物根系三维构型的定量分析提供了一个可视化的基础平台。