一种植物导管水分分布检测方法及系统

本发明涉及植物水分分析，特别涉及一种植物导管水分分布检测方法及系统。

背景技术：

1、干旱条件下处于张力下的木质部导管中水分容易形成气泡，堵塞木质部导管形成木质部栓塞。木质部栓塞引起的水力破坏是干旱期间植物死亡的主要机制之一。

2、目前，评估木质部导管处于充水状态还是充气状态的方法普遍是切片方法和离心方法。切片方法和离心方法在测量过程中对人工制品要求很高, 实验人工制品过程可能会造成空气侵入，给导水导管的测量带来误差，且不能实现直观的观测自然状态下木质部导管导水。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种植物导管水分分布检测方法及系统，其能够确定自然状态下植物导管充气状态与充水状态分布，实现对导管结构与水分分布的三维量化分析。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种植物导管水分分布检测方法。

3、该植物导管水分分布检测方法包括：

4、对预先制备的植物茎段扫描样品进行ct扫描，得到ct扫描灰度图像；

5、基于avizo软件对所述ct扫描灰度图像进行图像处理，得到灰度值直方图；并根据所述灰度值直方图，确定植物茎段扫描样品的导水导管和充气导管；

6、利用avizo软件的数据分析工具对所述充气导管进行结构量化分析，得到量化数据；并将上述茎段进行25℃低温干燥6小时后再次进行相同位置扫描，得到全部导管的分布并且量化得到数据，通过两次扫描结果对比即得到充水导管的分布状态。

7、另外，预先制备植物茎段扫描样品的步骤包括：在水下状态对植物茎秆进行切割，得到植物扫描茎段；对所述植物扫描茎段进行封口膜密封。

8、可选的，所述封口膜为parafilm封口膜。

9、可选的，所述量化数据包括：等效直径数据、水力半径数据、平均体积数据和/或数量密度数据。

10、此外，所述植物导管水分分布检测方法，还包括：利用avizo软件的数据分析工具对所述充气导管进行结构量化分析之前，通过体积裁剪工具对ct扫描灰度图像的外围封口膜与韧皮部进行裁剪删除；在分割模块中使用魔棒工具选中充气导管，调整至充气导管对应灰度值，并体积渲染工具对充气导管进行渲染，得到充气导管的三维空间分布数据；基于所述充气导管的三维空间分布数据，利用arithmetic算法将充气导管的三维空间分布数据进行二值化处理；并根据二值化处理结果，通过分割对象工具对粘连导管进行分割去除。

11、根据本发明的第二方面，提供了一种植物导管水分分布检测系统。

12、该植物导管水分分布检测系统包括：

13、ct扫描单元，用于对预先制备的植物茎段扫描样品进行ct扫描，得到ct扫描灰度图像；

14、灰度值处理单元，用于基于avizo软件对所述ct扫描灰度图像进行图像处理，得到灰度值直方图；并根据所述灰度值直方图，确定植物茎段扫描样品的导水导管和充气导管；

15、水分分析单元，用于利用avizo软件的数据分析工具对所述充气导管进行结构量化分析，得到量化数据；并将上述茎段进行25℃低温干燥6小时后再次进行相同位置扫描，得到全部导管的分布并且量化得到数据，通过两次扫描结果对比即得到充水导管的分布状态。

16、另外，所述植物导管水分分布检测系统，还包括：样品制备单元，用于在水下状态对植物茎秆进行切割，得到植物扫描茎段；样品封口单元，对所述植物扫描茎段进行封口膜密封。

17、可选的，所述封口膜为parafilm封口膜。

18、可选的，所述量化数据包括：等效直径数据、水力半径数据、平均体积数据和/或数量密度数据。

19、此外，所述植物导管水分分布检测系统，还包括：裁剪删除处理单元，用于利用avizo软件的数据分析工具对所述充气导管进行结构量化分析之前，通过体积裁剪工具对ct扫描灰度图像的外围封口膜与韧皮部进行裁剪删除；三维分布渲染单元，用于在分割模块中使用魔棒工具选中充气导管，调整至充气导管对应灰度值，并体积渲染工具对充气导管进行渲染，得到充气导管的三维空间分布数据；粘连导管去除单元，用于基于所述充气导管的三维空间分布数据，利用arithmetic算法将充气导管的三维空间分布数据进行二值化处理；并根据二值化处理结果，通过分割对象工具对粘连导管进行分割去除。

20、本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

21、本发明通过ct扫描保证了数据精度的同时结合avizo软件进行导管解译，能够定量分析导管结构及其自然状态下的导水能力。相比于传统方法，能够直观的表示植物吸收水分的自然状态，能够更加精确的对木质部导管结构与导水功能进行定量分析。

技术特征：

1.一种植物导管水分分布检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的植物导管水分分布检测方法，其特征在于，预先制备植物茎段扫描样品的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的植物导管水分分布检测方法，其特征在于，所述封口膜为parafilm封口膜。

4.根据权利要求1所述的植物导管水分分布检测方法，其特征在于，所述量化数据包括：

5.根据权利要求2所述的植物导管水分分布检测方法，其特征在于，还包括：

6.一种植物导管水分分布检测系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的植物导管水分分布检测系统，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的植物导管水分分布检测系统，其特征在于，所述封口膜为parafilm封口膜。

9.根据权利要求6所述的植物导管水分分布检测系统，其特征在于，所述量化数据包括：

10.根据权利要求7所述的植物导管水分分布检测系统，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明公开一种植物导管水分分布检测方法及系统，该方法包括：对预先制备的植物茎段扫描样品进行CT扫描，得到CT扫描灰度图像；基于Avizo软件对CT扫描灰度图像进行图像处理，得到灰度值直方图；根据灰度值直方图，确定植物茎段扫描样品充气导管；利用Avizo软件的数据分析工具对充气导管进行结构量化分析，得到量化数据；将上述茎段进行25℃低温干燥6小时后再次进行相同位置扫描得到全部导管的分布并且量化得到数据，通过两次扫描结果对比即得到充水导管的分布状态。本发明通过CT扫描保证了数据精度的同时结合Avizo软件进行导管解译，能够定量分析导管结构及其自然状态下的导水能力。

技术研发人员：胡霞,张佳璐
受保护的技术使用者：北京师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13