[發明專利]基于圖像處理的土壤孔隙度空間分布數據獲取方法及裝置

有效

• 申請號: 202010893411.3
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112115940B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 齊龍;袁梓浩;蔣郁;邢航;鄧若玲;江茜;黃旭楠;陶明
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G06V10/25
• 分類號: G06V10/25;G06V10/30;G06V10/28;G06T17/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李君

本發明公開了一種基于圖像處理的土壤孔隙度空間分布數據獲取方法及裝置，所述方法包括：獲取土壤樣品的斷層掃描圖像；根據土壤樣品的斷層掃描圖像，將土壤樣品劃分為多個等高的土壤層；對每個土壤層的斷層掃描圖像進行處理，得到多個網格圖像及立體網格土壤的孔隙度數據；將土壤孔隙度按大小劃分多個土壤孔隙度等級；根據土壤孔隙度等級，對立體網格土壤進行相應的標記，完成網格可視化土壤模型的構建。本發明通過應用CT掃描與數字圖像處理技術快速獲取土壤孔隙度空間分布數據，可以構建一種還原度高、可視化效果強的三維網格土壤模型，能夠真實反映土壤孔隙空間分布情況與土壤內部松緊狀況。

技術領域

本發明涉及一種基于圖像處理的土壤孔隙度空間分布數據獲取方法及裝置，屬于農業工程技術領域。

背景技術

土壤是重要的自然資源，是農業發展的物質基礎。土壤內部孔隙的空間分布和結構決定了土壤的透氣性和保水性，對土壤功能多樣性和生態修復具有重要影響，但現有對土壤孔隙的研究中，缺乏可直觀性和定量性對土壤孔隙空間分布情況進行描述的工具和方法。隨著電子計算機斷層掃描技術(Computer tomography，CT)在土壤領域的深入發展，可以無擾動地、多方位地獲得無損的土壤內部結構的圖像。借助于計算機圖像處理技術，不僅可以觀察到某個斷層圖像中土壤內部土顆粒和孔隙的分布，也可以計算出土壤孔隙度空間分布數據，結合三維軟件還原土壤孔隙結構，為土壤孔隙空間分布的可視化研究提供一種先進的技術手段。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于圖像處理的土壤孔隙度空間分布數據獲取方法及裝置，其通過數字圖像分析技術快速獲取土壤孔隙度，可以構建一種還原度高、可視化效果強的網格可視化土壤模型，能夠真實反映土壤孔隙空間分布情況與土壤內部松緊狀況。

本發明的第一個目的在于提供一種基于圖像處理的土壤孔隙度空間分布數據獲取方法。

本發明的第二個目的在于提供一種基于圖像處理的土壤孔隙度空間分布數據獲取裝置。

本發明的第三個目的在于提供一種計算機設備。

本發明的第四個目的在于提供一種存儲介質。

本發明的第一個目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種基于圖像處理的土壤孔隙度空間分布數據獲取方法，所述方法包括：

獲取土壤樣品的斷層掃描圖像；

根據土壤樣品的斷層掃描圖像，將土壤樣品劃分為多個等高的土壤層；

對每個土壤層的斷層掃描圖像進行處理，得到多個網格圖像及立體網格土壤的孔隙度數據；

將立體網格土壤的孔隙度按大小劃分多個土壤孔隙度等級；

根據土壤孔隙度等級，對立體網格土壤進行相應的標記，完成網格可視化土壤模型的構建。

進一步的，所述對每個土壤層的斷層掃描圖像進行處理，得到多個網格圖像及立體網格土壤的孔隙度數據，具體包括：

提取每個土壤層的斷層掃描圖像的感興趣區域；

對感興趣區域圖像進行中值濾波降噪；

將中值濾波降噪后的圖像轉換為灰度圖像；

對灰度圖像進行網格化分割，得到多個網格圖像，使多個網格圖像進行疊加得到立體網格土壤；

使用準確的二值化閾值對網格圖像進行二值化操作，轉換為二值圖像；

根據二值圖像，計算得到每個網格圖像的孔隙度大小；

根據每個網格圖像的孔隙度大小，計算得到立體網格土壤的孔隙度數據。

進一步的，所述二值化閾值的確定，具體包括：