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申请/专利权人：华中农业大学;中国科学院遗传与发育生物学研究所;中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心

摘要：本发明公开了一种水培植物根系三维重建及表型特征提取方法。该方法包括水培植物根系图像采集、水培植物根系图像分割、水培植物根系图像校正、使用SFM算法对水培植物根系进行三维重建，最后基于重建得到的三维点云模型，提取水培植物根系的三维表型特征参数。该方法实现了对水培植物根系图像的折射校正，减少了图像采集过程中因光线折射而导致的误差，提高了重建得到三维点云模型的精度，便于提取根系三维表型特征参数。和现有技术相比，该方法实现了对多时间点下水培植物根系的无损观测和表型特征提取，具有较高的精度和准确度。

主权项：1.一种水培植物根系三维重建及特征提取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，将植物以水培方式种植在含有营养液的圆筒状透明玻璃培养容器中；步骤S2，采用旋转装置承载所述培养容器，所述旋转装置带动培养容器进行自转，自转中心轴与所述培养容器的圆筒中心轴重合；采用固定位置的相机从所述培养容器的侧面拍摄水培植物根系自转1周的过程视频，再以视频抽帧的方式获取植物根系RGB图像；步骤S3，将采集到的根系RGB图像进行分割，仅保留图像中的根系部分；步骤S4，对根系部分图像进行畸变校正和折射校正；步骤S5，基于校正后的图像，使用SFM算法进行三维重建，获得点云模型；步骤S6，基于所述点云模型，提取水培植物根系的三维表型特征参数；其中，步骤S4对图像进行畸变校正和折射校正的具体步骤如下：步骤S41，基于张氏标定法计算所述相机的径向畸变系数和切向畸变系数；步骤S42，基于所述相机的径向畸变系数和切向畸变系数建立畸变校正映射表，将步骤S3所得到的根系部分的像素映射到校正后的位置上，完成畸变校正；步骤S43，根据公式（1）计算植物根系某点垂直方向上的折射误差Δy 1 根据公式（2）计算植物根系某点水平方向上的折射误差Δx 2 公式中，t为圆筒状玻璃培养容器的厚度，L1为相机镜头距离圆筒状玻璃培养容器外 壁的距离，L2为圆筒状玻璃培养容器内壁距离植物根系中心的距离，Y为植物根系某一点距 离相机光心的垂直距离，X为植物根系某一点距离相机光心的水平距离，L为植物根系中心 距离相机镜头的水平距离，、、分别为光线在空气、玻璃、水中的折射率； 步骤S44，将根系图像上所有像素点的坐标值减去折射误差，再映射到新的位置上，完成折射校正。

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权利要求：

百度查询： 华中农业大学 中国科学院遗传与发育生物学研究所 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心 一种水培植物根系三维重建及表型特征提取方法