專利名稱：植物根系原位動態(tài)觀察和測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于根系生物學、植物營養(yǎng)學、作物栽培學和植物生理學領(lǐng)域，具體涉及一種植物根系原位動態(tài)觀察和測定方法。
背景技術(shù)：
根系是植物吸收養(yǎng)分和水分的主要器官，植物根構(gòu)型是指根系在
生長介質(zhì)中的空間分布(Lynch, 1995)。不同根構(gòu)型能顯著影響?zhàn)B分水分的吸收利用(Fitter, 1987; Bowman et al, 1998; Doussan et al， 1998;Liao et al, 2001; Lambers et al， 2006; Skaggs and Shouse， 2008)、碳源分配(Nielsen et al， 1994; Bidel et al, 2000; Coll et al, 2008)以及適應(yīng)環(huán)境脅迫的能力(Miller, 1986; Al-Ghazi et al， 2003)等重要生理功能。因此，研究植物根系三維構(gòu)型對植物養(yǎng)分水分吸收、品種篩選等具有十分重要的意義。所以近年來植物根系三維構(gòu)型研究越來越受人們重視，已從表型、生理和分子等不同水平全面開展研究。但是目前國內(nèi)外對植物根系三維構(gòu)型的定量化研究的報道極少，根系三維構(gòu)型定量化研究的主要困難是因為根系在土壤等生長介質(zhì)中的隱蔽性造成了觀察根構(gòu)型的困難，以及根系本身構(gòu)型的復(fù)雜性和重疊性造成測量精度的限制(馬新明等，2003; Zhuetal, 2006)。迄今己有報導(dǎo)中的根系三維構(gòu)型數(shù)據(jù)大多是破壞性采樣獲得的數(shù)據(jù)，并非原位數(shù)據(jù)。而且大多根構(gòu)型與養(yǎng)分效率的研究屬于定性研究，對于根構(gòu)型與養(yǎng)分效率的定量研究還鮮見報道。此外，目前已有的研究大部分都是某一時刻的 構(gòu)型數(shù)據(jù)與養(yǎng)分效率的研究，動態(tài)的原位根構(gòu)型數(shù)據(jù)與養(yǎng)分效率的研究則
未見技術(shù)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有根系形態(tài)構(gòu)型觀察和測定方法的局限性，提供一種植物根系原位動態(tài)觀察和測定方法，在不破壞植物根系三維構(gòu)型及其周圍生長環(huán)境的前提下，直接將植物根系原位生長狀況進行三維可視化，并結(jié)合計算機圖像分析，從而對根系的形態(tài)和構(gòu)型進行原位觀察和測定。
本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)-
提供一種植物根系原位動態(tài)觀察和測定方法，包括以下步驟
(1) 設(shè)計透明的栽培容器和生長介質(zhì)；
(2) 將種子滅菌和催芽，出芽后移苗到步驟(1)所述透明的栽培容器，保持植物根系在所述透明的生長介質(zhì)中自然生長；
(3) 采用三維激光掃描儀對根系進行掃描，進行根系三維構(gòu)型的原位觀察和圖像捕獲，完成圖像采集、重建和模擬。
上述步驟(1)所述透明的栽培容器優(yōu)選透明的圓柱形容器，容器設(shè)置有一個可打開的蓋子，蓋子中間設(shè)置一個貫穿洞。根據(jù)不同的植物容器大小有所不同，本發(fā)明優(yōu)選采用高20cm、直徑12cm的圓柱形有機玻璃容器，貫穿洞優(yōu)選直徑為20mm的圓洞。
上述步驟(1)所述的透明的生長介質(zhì)為透明培養(yǎng)基。透明培養(yǎng)基是采用與植物適應(yīng)的相應(yīng)營養(yǎng)液+0.15°/^tPhytagelTM。
所述透明培養(yǎng)基配置步驟如下(A) 將培養(yǎng)基攪拌均勻，并調(diào)節(jié)pH值；有機玻璃容器采用紫外線滅菌1小時，備用；
(B) 使用高壓滅菌鍋將培養(yǎng)基培養(yǎng)基在12rC滅菌30分鐘；
滅菌結(jié)束盡快(保證培養(yǎng)基未開始凝固)將培養(yǎng)基倒入上述已滅菌的有機玻璃容器內(nèi)，以上操作在超凈工作臺進行。
(C) 靜置冷卻待培養(yǎng)基凝固，大概需要4小時左右；
其中，在培養(yǎng)基快凝固時，不能挪動容器，以防止培養(yǎng)基凝固后里面產(chǎn)生氣泡。
對于分層磷處理培養(yǎng)基，需等下層培養(yǎng)基完全凝固后再倒上層培養(yǎng)基，并確保上層培養(yǎng)基倒入時的溫度不能太高，但也不能太低以至
于發(fā)生凝固，本發(fā)明優(yōu)選設(shè)定上層培養(yǎng)基倒入時溫度為5(TC左右，，
以保證下層培養(yǎng)基不會沒有融化，上層培養(yǎng)基不會很快發(fā)生凝固。
上述步驟(3)掃描的方法是從移苗后第1天到第20天每24小時利用三維激光掃描儀掃描植株根系一次，掃描范圍為0° 360Q，旋轉(zhuǎn)方向的掃描精度為0.18°,上下移動方向的掃描精度為O.lmm。
實現(xiàn)植物根系三維構(gòu)型原位動態(tài)重建及模擬方法的系統(tǒng)包括三維激光掃描儀、計算機和圖像分析軟件三部分，各組份具體敘述如下
第一部分，三維激光掃描儀。本發(fā)明優(yōu)選采用日本產(chǎn)的RolandLPX-1200三維激光掃描儀，有效掃描范圍為130.0 mm(直徑)x
203.2mm (高)，在旋轉(zhuǎn)方向掃描精度最高可達0.18Q，在上下移動方向精度最高可達0.1mm。三維激光掃描儀LPX-1200內(nèi)設(shè)有一個旋轉(zhuǎn)臺的，旋轉(zhuǎn)臺上放置要掃描的植物，放置時需要注意使要掃描的物體中心與旋轉(zhuǎn)臺的中心對齊，掃描時旋轉(zhuǎn)臺帶著植物一起旋轉(zhuǎn)，三維激光掃描儀利用精確的非接觸式激光傳感器進行掃描，通過發(fā)射激光束到要掃描的植物根系表面，由傳感器探測從物體表面反射的光量來測定物體的坐標，速度快、精度高、操作靈活。
第二部分，計算機。計算機的配置需要Pentium 4以上，內(nèi)存1GB以上，Windows XP系統(tǒng)，以保證圖像分析系統(tǒng)順利進行。
第三部分，圖像分析軟件。包括圖像采集、重建和模擬，利用三維激光掃描儀結(jié)合三維激光掃描儀系統(tǒng)的Dr.PICZA3軟件采集植物根系三維構(gòu)型圖像，采集時間隨掃描植株根系的大小和掃描精度的不同而不同。根系越大、精度越高，采集的時間就越大。 一般發(fā)芽后6
天的大豆根系采用掃描精度在旋轉(zhuǎn)方向為0.18G，在上下移動方向精度為0.1mm時，圖像掃描時間需要60分鐘左右。發(fā)芽后12天的大豆根系采用以上相同的精度掃描時需要90分鐘左右。
由于三維激光掃描儀獲得的數(shù)據(jù)是在三維空間中無規(guī)則、隨機分布的。其特點是數(shù)據(jù)量龐大、噪聲點多、數(shù)據(jù)密集、數(shù)據(jù)點散亂分布(因此稱為"點云"數(shù)據(jù))，表面存在一些"沙洞"。若采用傳統(tǒng)的樣條編輯方法模擬，模擬結(jié)果不是很理想，不適合直接用于后續(xù)曲面重構(gòu)，本發(fā)明利用基于廣義Hough變換原理的算法對獲得的圖像進行重建。根據(jù)根系的線狀特征和天然的連續(xù)緩變特征，由各根的中軸線即骨架來刻畫根系構(gòu)型特征，并利用多節(jié)點B樣條曲線插值，進行植物根系曲面擬合。 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供適宜的培養(yǎng)基組成和生長容器，實現(xiàn)植物的根系在透明的生長環(huán)境中自然生長，通過對植物根系原位生長狀況進行三維可視化分析，能直接反映根系的三維生長狀況，不需要破壞性的檢測，并實現(xiàn)動態(tài)的觀測。本發(fā)明方法簡單有效，對植物根系三維構(gòu)型進行原位圖像重建和動態(tài)模擬以及根構(gòu)型參數(shù)的定量計算，實現(xiàn)植物根系三維構(gòu)型的原位動態(tài)定量描述和分析，為研究植物根系生長及其營養(yǎng)生理功能提供新的科學技術(shù)和手段，并可以通過對植物根系三維構(gòu)型的圖像重建和模擬，大大縮短根系生長研究所需的時間。


圖l本發(fā)明透明的栽培容器結(jié)構(gòu)示意圖
圖2播種時的種胚朝向示意圖
圖3三維激光掃描儀掃描根系方式
圖4傳統(tǒng)的樣條編輯方法模擬結(jié)果
圖5傳統(tǒng)的樣條編輯方法模擬結(jié)果局部放大圖
圖6傳統(tǒng)的樣條編輯方法模擬結(jié)果
圖7大豆發(fā)芽后第18天三維激光掃描獲取的根系三維構(gòu)型圖像圖8水稻發(fā)芽后第18天三維激光掃描獲取的根系三維構(gòu)型圖像圖9大豆發(fā)芽后第18天的植物根系三維構(gòu)型模擬結(jié)果圖10水稻發(fā)芽后第18天的植物根系三維構(gòu)型模擬結(jié)果圖11 16水稻根系生長6、 12和18天的形態(tài)構(gòu)型數(shù)據(jù)框圖
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例來進一步詳細說明本發(fā)明。本發(fā)明改變了現(xiàn)有技術(shù)破壞性觀察和測定根系形態(tài)構(gòu)型的觀念，通過大量長期的實驗總結(jié)得到本發(fā)明的設(shè)計，實現(xiàn)了對植物根系動態(tài)的原位觀察和測定。實驗中的實施例不能一一贅述，下述實施例僅用于輔助說明本發(fā)明思路，并不因此將本發(fā)明的范圍限定于大豆和水稻。實施例1大豆根系的形態(tài)構(gòu)型的原位觀察和測定(1)設(shè)計透明的栽培容器和生長介質(zhì)；
如附圖1所示，采用一透明圓柱形有機玻璃容器l，高20cm，直徑12cm，設(shè)置有一個可打開的蓋子2，蓋子中間設(shè)一個直徑為20mm
的貫穿圓洞3;
透明培養(yǎng)基為改良的1/2 Hoagland營養(yǎng)液+ 0.15 %的Phytagel (W/V) +不同磷處理，所述不同磷處理包括無磷處理或l.OmM KH2P04處理，參照本領(lǐng)域技術(shù)人員常規(guī)技術(shù)，pH值調(diào)節(jié)為5.8，按照常規(guī)技術(shù)采用鹽酸或氫氧化鈉等試劑進行調(diào)節(jié)。
1/2 Hoagland營養(yǎng)液組成為(^M): KN03 2.5xl03， MgS04 '7H20lx103， Ca(N03)2 2.5xl03， ZnS04 7H20 0.38， K2S04 0.25xl03，CuS04 '5H20 0.57， Fe-EDTA(Na) 82， H3B03 23.13， MnCl2 '4H20 4.57，(NH4)6Mo7024 4H20 0.09。
如附圖1所示，每個有機玻璃容器分別裝15cm高的培養(yǎng)基4，即約1.7L培養(yǎng)基，以使容器內(nèi)上方留有部分空間5供幼苗早期無菌生長。培養(yǎng)基配置步驟如下
(A)用攪拌機將培養(yǎng)基攪拌均勻，并調(diào)節(jié)pH值為5.8;有機玻璃容器用紫外線滅菌1小時備用；(B) 采用高壓滅菌鍋將培養(yǎng)基在12rC滅菌30分鐘，滅菌結(jié)
束盡快(保證培養(yǎng)基未開始凝固)將培養(yǎng)基倒入滅菌的有機玻璃容器
內(nèi)，以上操作在超凈工作臺進行；
(C) 靜置冷卻待培養(yǎng)基凝固，大概需要4小時左右。其中， 在培養(yǎng)基快凝固時，不能挪動容器，以防止培養(yǎng)基凝固后里面產(chǎn)生氣 泡。
對于分層磷處理培養(yǎng)基，需等下層培養(yǎng)基完全凝固后再倒上層 培養(yǎng)基，并確保上層培養(yǎng)基倒入時的溫度不能太高，但也不能太低以 至于上層培養(yǎng)基會開始凝固，本發(fā)明優(yōu)選設(shè)定上層培養(yǎng)基倒入時溫度 為5(TC左右，以保證下層培養(yǎng)基不會沒有融化，上層培養(yǎng)基不會很 快發(fā)生凝固。
(2)種子滅菌和催芽，出芽后移苗到步驟(1)所述透明的栽培 容器，保持植物根系在所述透明的生長介質(zhì)中自然生長；
種子在播種前必須要進行滅菌以防止生長過程中產(chǎn)生污染。 大豆種子滅菌與催芽的方法是將大豆種子用10%雙氧水浸泡 30分鐘，并不時搖動，再用無菌水沖洗3 5次，播種到經(jīng)過高溫滅 菌并含有大豆培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿里萌發(fā)，注意播種時的種胚朝向如附圖 2所示，使胚根向下生長，附圖2中6為胚胎(embryo) ， 7為胚根 (radicle)。播種應(yīng)在超凈工作臺中操作，播入種子后用透氣膠帶封 口。在25C培養(yǎng)箱里暗培養(yǎng)24小時左右，出芽后移苗到圓柱形有機 玻璃容器內(nèi)。
大豆幼苗生長期間的平均溫度為白天28"，晚上19匸，相對度為80%，光照時間為12小時。
采用三維激光掃描儀對根系進行掃描，進行根系三維構(gòu)型的原位 觀察和圖像捕獲。
根系圖像三維激光掃描從移苗后第1天到第20天每24小時利 用三維激光掃描儀(Roland LPX-1200， Japan)掃描植株根系一次。 掃描范圍為0fl 360G，旋轉(zhuǎn)方向的掃描精度為0.18G，上下移動方向 的掃描精度為O.lmm。
植物根系三維構(gòu)型原位動態(tài)重建及模擬系統(tǒng)由三維激光掃描儀、 計算機和圖像分析軟件三部分組成。各組份具體功能如下
第一部分，三維激光掃描儀。采用日本產(chǎn)的Roland LPX-1200三 維激光掃描儀，有效掃描范圍為130.0 mm(直徑)x 203.2mm (高)，在
旋轉(zhuǎn)方向掃描精度最高可達0.18Q，在上下移動方向精度最高可達 O.lmm。三維激光掃描儀LPX-1200內(nèi)設(shè)有一個旋轉(zhuǎn)臺，旋轉(zhuǎn)臺上放 置要掃描的植物，放置時需要注意使要掃描的物體中心與旋轉(zhuǎn)臺的中 心對齊，掃描時旋轉(zhuǎn)臺帶著植物一起旋轉(zhuǎn)，掃描方式見附圖3。三維 激光掃描儀利用精確的非接觸式激光傳感器進行掃描，通過發(fā)射激光 束到要掃描的植物根系表面，由傳感器探測從物體表面反射的光量來 測定物體的坐標，速度快、精度高、操作靈活。
第二部分，計算機。計算機的配置需要Pentium 4以上，內(nèi)存1GB 以上，Windows XP系統(tǒng)，以保證圖像分析系統(tǒng)順利進行。
第三部分，圖像分析軟件。包括圖像采集、重建和模擬，利用三 維激光掃描儀結(jié)合三維激光掃描儀系統(tǒng)的Dr.PICZA3軟件(RolandLPX-1200, Japan)采集植物根系三維構(gòu)型圖像，采集時間隨掃描植 株根系的大小和掃描精度的不同而不同。根系越大、精度越高，采集 的時間就越大，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)具體需要確定掃描時間。 一般發(fā) 芽后6天的大豆根系采用掃描精度在旋轉(zhuǎn)方向為0.18G，在上下移動 方向精度為0.1mm時，圖像掃描時間需要60分鐘左右。發(fā)芽后12 天的大豆根系采用以上相同的精度掃描時需要90分鐘左右。按照本 發(fā)明方法對大豆發(fā)芽后第18天三維激光掃描獲取的根系三維構(gòu)型圖 像見附圖7。
由于三維激光掃描儀獲得的數(shù)據(jù)是在三維空間中無規(guī)則、隨機分 布的。其特點是數(shù)據(jù)量龐大、噪聲點多、數(shù)據(jù)密集、數(shù)據(jù)點散亂分布 (因此稱為"點云"數(shù)據(jù))，表面存在一些"沙洞"。若采用傳統(tǒng)的 樣條編輯方法模擬，模擬結(jié)果不是很理想，見附圖4 6所示，不適 合直接用于后續(xù)曲面重構(gòu)，附圖4三維激光掃描儀獲取的離散點； 附圖5中植物根系存在的"沙洞"，附圖6表示利用傳統(tǒng)樣條編輯方 法模擬得到的結(jié)果。本發(fā)明利用基于廣義Hough變換原理的算法對 獲得的圖像進行重建。根據(jù)根系的線狀特征和天然的連續(xù)緩變特征， 由各根的中軸線即骨架來刻畫根系構(gòu)型特征，并利用多節(jié)點B樣條 曲線插值，進行植物根系曲面擬合。按照本發(fā)明方法對大豆發(fā)芽后第 18天的植物根系三維構(gòu)型獲得的模擬結(jié)果見附圖9所示。 實施例2水稻根系的形態(tài)構(gòu)型的原位觀察和測定 (1)設(shè)計透明的栽培容器和生長介質(zhì)；
采用一透明圓柱形有機玻璃容器，高20cm，直徑12cm，設(shè)置有一個可打開的蓋子，蓋子中間設(shè)一個直徑為20mm的貫穿圓洞；
水稻培養(yǎng)基為Yoshida在1976年改良的水稻營養(yǎng)液+ 0.15% 的PhytagelTM (W/V) +不同磷處理，所述不同磷處理包括無磷處理 或1.0mM KH2P04處理，參照本領(lǐng)域技術(shù)人員常規(guī)技術(shù)，pH值調(diào)節(jié) 為5.7，按照常規(guī)技術(shù)采用鹽酸或氫氧化鈉等試劑進行調(diào)節(jié)。
Yoshida等1976改良的水稻營養(yǎng)液組成為(pM) : H3B03 19, Ca(N03)2 4H20 1000, NH4 N03 429, (NH4)6Mo7024 4H20 0.52， MnS04 *H20 9.1, CuS04'5H20 0.16， ZnS04'7H20 0.15, K2S04 513, MgS04 7H20 1667, Fe-EDTA(Na) 36。
每個有機玻璃容器分別裝15cm高的培養(yǎng)基，即約1.7L培養(yǎng)基， 以使容器內(nèi)上方留有部分空間供幼苗早期無菌生長，培養(yǎng)基配置步驟 同實施例1。
(2)種子滅菌與催芽 水稻種子用10%雙氧水浸泡60分鐘，并不時搖動，再用無菌 水沖洗3 5次；然后再用70%酒精浸泡10分鐘，用無菌水沖洗3 5次。浸于無菌水中，放置在28"C培養(yǎng)箱里暗培養(yǎng)48小時左右出芽 后移苗。
水稻幼苗生長期間的平均溫度為白天28。C，晚上19"C，相對濕 度為80%，光照時間為12小時。
(3)根系圖像三維激光掃描從移苗后第1天到第20天每24 小時利用三維激光掃描儀(Roland LPX-1200， Japan)掃描植株根系 一次。掃描范圍為0° 360Q，旋轉(zhuǎn)方向的掃描精度為0.18Q，上下移動方向的掃描精度為O.lmm。植物根系三維構(gòu)型原位動態(tài)重建及模擬
系統(tǒng)由三維激光掃描儀、計算機和圖像分析軟件三部分組成。各組份
具體功能如下
第一部分，三維激光掃描儀。采用日本產(chǎn)的Roland LPX-1200三 維激光掃描儀，有效掃描范圍為130.0 mm(直徑)x 203.2mm (高)，在
旋轉(zhuǎn)方向掃描精度最高可達0.18Q，在上下移動方向精度最高可達 O.lmm。三維激光掃描儀LPX-1200內(nèi)設(shè)有一個旋轉(zhuǎn)臺，旋轉(zhuǎn)臺上放 置要掃描的植物，放置時需要注意使要掃描的物體中心與旋轉(zhuǎn)臺的中 心對齊，掃描時旋轉(zhuǎn)臺帶著植物一起旋轉(zhuǎn)，掃描方式見附圖3。三維 激光掃描儀利用精確的非接觸式激光傳感器進行掃描，通過發(fā)射激光 束到要掃描的植物根系表面，由傳感器探測從物體表面反射的光量來 測定物體的坐標，速度快、精度高、操作靈活。
第二部分，計算機。計算機的配置需要Pentium 4以上，內(nèi)存1GB 以上，Windows XP系統(tǒng)，以保證圖像分析系統(tǒng)順利進行。
第三部分，圖像分析軟件。包括圖像采集、重建和模擬，利用三 維激光掃描儀結(jié)合三維激光掃描儀系統(tǒng)的Dr.PICZA3軟件(Roland LPX-1200, Japan)采集植物根系三維構(gòu)型圖像，采集時間隨掃描植 株根系的大小和掃描精度的不同而不同。根系越大、精度越高，采集 的時間就越大。 一般發(fā)芽后6天的水稻根系采用掃描精度在旋轉(zhuǎn)方向 為0.18Q，在上下移動方向精度為0.1mm時，圖像掃描時間需要40 分鐘左右。發(fā)芽后12天的水稻根系采用以上相同的精度掃描時需要 90分鐘左右。按照本發(fā)明方法對水稻發(fā)芽后第18天三維激光掃描獲取的根系三維構(gòu)型圖像見附圖8。
由于三維激光掃描儀獲得的數(shù)據(jù)是在三維空間中無規(guī)則、隨機分 布的。其特點是數(shù)據(jù)量龐大、噪聲點多、數(shù)據(jù)密集、數(shù)據(jù)點散亂分布 (因此稱為"點云"數(shù)據(jù))，表面存在一些"沙洞"。若采用傳統(tǒng)的樣 條編輯方法模擬，模擬結(jié)果不是很理想，見附圖4 6所示，不適合 直接用于后續(xù)曲面重構(gòu)，附圖4三維激光掃描儀獲取的離散點；附 圖5中植物根系存在的"沙洞"，附圖6表示利用傳統(tǒng)樣條編輯方法
模擬得到的結(jié)果。本發(fā)明利用基于廣義Hough變換原理的算法對獲
得的圖像進行重建。根據(jù)根系的線狀特征和天然的連續(xù)緩變特征，由
各根的中軸線即骨架來刻畫根系構(gòu)型特征，并利用多節(jié)點B樣條曲
線插值，進行植物根系曲面擬合，按照本發(fā)明方法對水稻發(fā)芽后第
18天的植物根系三維構(gòu)型獲得的模擬結(jié)果見附圖IO所示。
采用本發(fā)明方法得到的水稻根系生長6、 12和18天的形態(tài)構(gòu)型 數(shù)據(jù)框圖見附圖11 16。圖中每個柱子所代表的數(shù)據(jù)為4個重復(fù)的 平均及其標準差，每個柱子上字母不相同表示差異顯著(<0.05)，字 母相同則表示差異不顯著。
權(quán)利要求
1、一種植物根系原位動態(tài)觀察和測定方法，其特征在于包括以下步驟(1)設(shè)計透明的栽培容器和生長介質(zhì)；(2)種子滅菌和催芽，出芽后移苗到步驟(1)所述透明的栽培容器，保持植物根系在所述透明的生長介質(zhì)中自然生長；(3)采用三維激光掃描儀對根系進行掃描，進行根系三維構(gòu)型的原位觀察和圖像捕獲，完成圖像采集、重建和模擬。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述植物根系原位動態(tài)觀察和測定方法，其 特征在于步驟(3)所述掃描的方法是從移苗后第1天到第20天每 24小時利用三維激光掃描儀掃描植株根系一次，掃描范圍為0° 360Q，旋轉(zhuǎn)方向的掃描精度為0.18Q，上下移動方向的掃描精度為 O.lmm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述植物根系原位動態(tài)觀察和測定方法，其 特征在于步驟(3)所述重建是利用基于廣義Hough變換原理的算法 對獲得的圖像進行重建。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述植物根系原位動態(tài)觀察和測定方法，其 特征在于步驟(3)所述模擬是根據(jù)各植物根的中軸線即骨架來刻畫 根系構(gòu)型特征，并利用多節(jié)點B樣條曲線插值，進行植物根系曲面 擬合。
5、 一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的系統(tǒng)，其特征在于包括三維 激光掃描儀、計算機和圖像分析軟件；所述三維激光掃描儀為RolandLPX-1200三維激光掃描儀；所述計算機的配置為Pentium 4以上，內(nèi) 存1GB以上，使用Windows XP系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種植物根系原位動態(tài)觀察和測定方法，包括設(shè)計透明的栽培容器和生長介質(zhì)；種子滅菌和催芽，出芽后移苗到透明的栽培容器中保持植物根系在所述透明的生長介質(zhì)中自然生長；采用三維激光掃描儀對根系進行掃描，進行根系三維構(gòu)型的原位觀察和圖像捕獲，完成圖像采集、重建和模擬等步驟。本發(fā)明通過對植物根系原位生長狀況進行三維可視化分析，直接反映根系的三維生長狀況，不需要破壞性的檢測，并實現(xiàn)動態(tài)的觀測。
文檔編號A01G7/00GK101658107SQ20091019245
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者嚴小龍, 紅 廖, 方素琴 申請人:華南農(nóng)業(yè)大學