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随着植物根系相关研究的逐步深入，现有的根系观测方法在实现无损、原位、完整、高精度等方面已经不能满足研究的需求，迫切需要更好更精确的观测方法。CT技术的不断发展，为植物根系实现无损、完整、原位、高精度的观测提供了重要的技术手段。
针对原位植物根系三维构型观测方法面临的技术难题，在国家863专题项目的支持下，围绕构建基于XCT技术的原位根系三维可视化系统这一目标。本文的研究工作主要集中在基于XCT技术的原位根系断层序列图像专用采集装置的选型设计、原位根系CT图像重建仿真与分析、原位根系CT序列图像的分割算法研究以及植物根系可视化系统的构建等内容。本文研究的主要内容归纳如下：
1)在对国内外原位根系观测技术方法进行了综合分析的基础上，结合课题组前期的研究成果，围绕构建基于XCT技术的原位根系专用三维可视化定量分析系统这一总体目标，提出了本文的研究目标、主要内容和技术路线。
2)根据原位根系CT成像的技术要求，结合现有CT技术装备的现状和课题条件，提出了基于平板探测器的原位根系专用CT成像系统的总体设计方案，并对X射线管、探测器等关键部件进行了选型设计。
3)在现有CT重建理论的基础上，综合分析了基于平板探测器的CT重建方法，结合本文提出的专用CT成像技术方案进行了原位根系CT重建方法的仿真研究和实验分析。并探讨了多种技术参数对重建图像质量的影响和去除伪影的理论方法。
4)利用原位根系在CT数据中的特点，开展了原位根系序列图像分割算法的研究。提出了一种三维区域生长算法，实现了对原位根系断层区域的有效分割。
5)利用C++面向对象语言在VC++6.0编程平台上编写原位根系三维可视化系统。实现图像浏览、图像处理、图像分割、CT图像重建以及CT序列图像三维可视化重建。
利用计算机对CT图像重建进行了仿真与分析，并成功实现了XCT投影图像的锥束重建。在阈值分割和传统区域生长方法的基础上提出一种序列图像分割算法，能够实现一次性分割整套CT序列图像，实现了种子点的自动选取，提高了分割的速度，并能够提取出植物根系区域，有效清除了大部分与根系密度相近的介质或杂质像素，但从分割后三维重建的结果来看，还存在和植物根系区域相邻且灰度值相近的杂质像素难以去除。