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申请/专利权人：南京林业大学

摘要：本发明公开了一种基于图像的马尾松苗木根系表型参数提取系统和方法，包括：采集马尾松苗木根系图像并对图像进行矫正；对矫正后的图像进行预处理；对处理后图像使用改进ZhangSuen骨架提取算法进行图像细化操作；对根系骨架图中的像素点进行端点搜索；对根系骨架图中的像素点进行转点搜索；采用优先路径搜索算法分割马尾松苗木根系的主根与一级侧根；基于分割后的马尾松苗木根系的主根与一级侧根，提取马尾松苗木的根系表型参数；本系统和方法可以快速且准确地测量出马尾松苗木的根系表型参数，避免了人工测量的高成本和高误差，也不需要依赖于昂贵的检测设备。

主权项：1.一种基于图像的马尾松苗木根系表型参数提取方法，其特征在于，包括：步骤1：采集马尾松苗木根系图像并对图像进行矫正；步骤2：对矫正后的图像进行预处理；步骤3：对处理后图像使用改进ZhangSuen骨架提取算法进行图像细化操作，实现马尾松苗木的根系骨架提取；改进ZhangSuen骨架提取算法主要是将根系图像的计算区域调整至马尾松苗木根系的最小包围盒范围，每经过一次迭代计算后，苗木根系的最小包围盒范围都会更新一次；调整图像计算的判断条件优先级，图像计算的判断条件为如果当前遍历的点是边界点，将该点从根系点集中删除，将该条件设为优先判断；当没有可以继续删除的点时，算法结束，生成计算区域的骨架；步骤4：基于步骤3得到的根系骨架图，构建根系骨架端点判断条件，并对根系骨架图中的像素点进行端点搜索，将符合判断条件的像素点判定为根系的端点，实现马尾松苗木根系端点定位；步骤5：基于步骤3得到的根系骨架图，构建根系骨架转点判断条件，并对根系骨架图中的像素点进行转点搜索，将符合判断条件的像素点判定为根系的转点，实现马尾松苗木根系转点定位；步骤6：基于步骤4、步骤5定位到的马尾松苗木根系骨架端点与转点，采用一种具有优先方向性的优先路径搜索算法分割马尾松苗木根系的主根与一级侧根；步骤6具体包括：步骤6.1、将马尾松苗木根系骨架图中像素值为255的像素点置为1，基于步骤4和步骤5定位到的根系端点以及转点，首先将位于根系骨架图中最顶部的端点A，也即端点集合End_Points中第一个端点A，作为当前起点，将当前点的像素值置为0，并将当前点从端点集合End_Points中删除；步骤6.2、判断当前点的3×3邻域内是否存在非零像素点，若P2、P4、P6、P8中存在非零像素点，则优先选取在3×3邻域内索引值最小的非零像素点作为下一判断遍历点，若P2、P4、P6、P8中不存在非零像素点，则选取P3、P5、P7、P9在3×3邻域内索引值最小的非零像素点作为下一判断遍历点；其中，P2-P9表示当前点的3×3邻域，P2位于当前点的正上方，P3位于当前点的右上方，P4位于当前点的右侧方，P5位于当前点的右下方，P6位于当前点的正下方，P7位于当前点的左下方，P8位于当前点的左侧方，P9位于当前点的左上方；步骤6.3、若当前遍历点既不是端点也不是转点，则将该点像素值置为0，并跳回步骤6.2继续执行循环；步骤6.4、若当前遍历点是转点，则将该点像素值置为0，并将其追加到经过转点集合Pathway_Turning_Points中，并跳回步骤6.2继续执行循环；步骤6.5：6.5.1、若当前遍历点是端点，则将该端点像素值置为0，将其从端点集合End_Points中删除，并将从起点至该端点的根系路径保存；6.5.2、然后，将当前遍历点跳回至经过转点集合Pathway_Turning_Points中的最后一个转点；6.5.3、判断跳回的转点的3×3邻域内是否存在非零像素点；6.5.4、若跳回的转点的3×3邻域内存在非零像素点，则跳回步骤6.2继续执行循环；6.5.5、若跳回的转点的3×3邻域内不存在非零像素点，则将跳回的转点从Pathway_Turning_Points中删除，并将当前遍历点跳回至更新后Pathway_Turning_Points集合中的最后一个转点，返回6.5.3执行循环；步骤6.6、当端点集合End_Points为空集时，结束算法；步骤6.7、计算保存的所有根系路径的欧氏距离d，其中最长欧氏距离所对应的根系路径为马尾松苗木根系的主根，主根的欧氏距离记为dM； 其中，n为根系路径上的点的总数；xi，yi为点的坐标；步骤6.8、根系主根上的转点即为一级转点，以一级转点为起点伸长出去的最长根为一级侧根；因此，将主根上的点从原始骨架图中删除，然后分别以主根上的每一个一级转点作为当前起点，重复循环执行步骤6.2至步骤6.6，进而保存所有一级侧根以下的根系路径信息；步骤6.9、分别计算从每个一级转点出发的根系路径的欧氏距离d，其中，从每个一级转点出发的最长欧氏距离对应的根系路径为马尾松苗木根系的一级侧根，一级侧根的欧氏距离记为dL；步骤7：基于分割后的马尾松苗木根系的主根与一级侧根，提取马尾松苗木的根系表型参数。

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百度查询： 南京林业大学 基于图像的马尾松苗木根系表型参数提取系统和方法