[發明專利]石質山區土壤礫石特征檢測方法

在審

• 申請號: 202110944017.2
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113514483A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 張志華;蘇智冉;石岳峰;桑玉強;王德彩
• 申請（專利權）人: 河南農業大學
• 主分類號: G01N23/046
• 分類號: G01N23/046;G01N1/08;G06T5/00;G06T7/00;G06T7/11;G06T7/136;G06T7/62;G06T17/00
• 代理公司: 河南科技通律師事務所 41123
• 代理人: 李揚

1.一種石質山區土壤礫石特征檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）原狀土芯獲取：在U-PVC管底端套上不銹鋼刀頭，頂端套上不銹鋼蓋，砸入土中，待整個U-PVC管全部砸入土中之后將其挖出，兩端用U-PVC堵頭進行密封和封堵，得到原狀土芯；

（2）CT掃描：將原狀土芯平放于CT掃描設備進行掃描；

（3）圖像閾值確定：①從樣地另外采集若干礫石樣品，清洗干凈后用自封袋保存；②將自封袋中礫石樣品放于CT掃描設備進行掃描；③將掃描后的DICOM醫學圖像導入Fiji軟件中，經過圖像增強處理，利用Fiji中Image→Adjust→Threshold 選取適當閾值進行二值化處理，之后利用3D Objects Counter插件計算礫石體積，通過不斷調整閾值大小，并根據當前閾值下所測得的礫石體積與排水法所測得的實際礫石體積對比，直到所測體積與實際體積的誤差小于1%，得到閾值；

（4）圖像增強：將CT掃描圖像導入Fiji軟件中，利用Process→Noise功能消除噪音，增強圖像質量；

（5）ROI選取與二值圖像轉化：通過Fiji中Edit→Selection→Specify選取感興趣區域（ROI）；將閾值過程獲得的閾值應用于整個土壤樣品，獲得土壤礫石的二值化圖；

（6）土壤礫石三維結構可視化：①首先利用Fiji中Process→Filters功能篩選出粒徑≥2mm的礦物質顆粒；②利用Fiji中Process→Filters→3D Gaussian Blur消除圖像顆粒感；③利用Fiji中3D Script插件實現土壤礫石的三維可視化，并查看每個礫石的位置；

（7）土壤礫石三維結構定量分析：①通過Fiji軟件中Process→Filters功能篩選不同粒徑大小的礫石；②通過Fiji軟件的3D→Objects Counter插件計算土壤中礫石的數量、體積、表面積、等效直徑；③通過Fiji軟件的Bone J插件計算土壤中礫石的體積分數。

2. 根據權利要求1所述的石質山區土壤礫石特征檢測方法，其特征在于，所述U-PVC管的外徑160mm，內徑150mm，管厚6mm，管長400mm，PN 1.0Mpa。

3.根據權利要求1所述的石質山區土壤礫石特征檢測方法，其特征在于，所述不銹鋼蓋的內徑160mm，壁厚6mm，頂厚2cm，總長5cm。

4.根據權利要求1所述的石質山區土壤礫石特征檢測方法，其特征在于，步驟（2）、（3）中，CT掃描設備的電壓為140kV，電流為300mA，掃描間距為0.625mm，掃描生成的圖片像素數為1024×1024。

5. 根據權利要求1所述的石質山區土壤礫石特征檢測方法，其特征在于，步驟（5）中選取ROI后使用Image→Crop、Edit→Clear Outside 清除邊緣。

6. 根據權利要求1所述的石質山區土壤礫石特征檢測方法，其特征在于，步驟（6）中步驟①通過Image Properties查看圖像比例尺關系并計算2mm所對應的像素（pixels），然后使用Process→Filters→Minimum篩選直徑大于2mm的部分。

7. 根據權利要求1所述的石質山區土壤礫石特征檢測方法，其特征在于，步驟（6）中步驟①中使用Process→Filters→Minimum 3D。

8.根據權利要求1所述的石質山區土壤礫石特征檢測方法，其特征在于，步驟（6）中步驟③中，實現三維可視化的同時并生成視頻。

9. 根據權利要求1所述的石質山區土壤礫石特征檢測方法，其特征在于，步驟（6）、（7）中使用Process→Filters功能篩選之后均要使用3D Gaussian Blur消除圖像顆粒感，增強圖像質量。

10. 根據權利要求1所述的石質山區土壤礫石特征檢測方法，其特征在于，步驟（7）中使用Plugins→Bone J→Fraction→Area/Volume fraction計算體積分數。