一种提取CT数字图像中整个土壤团聚体孔隙结构的方法技术

本发明专利技术涉及一种提取CT数字图像中整个土壤团聚体孔隙结构的方法，包括S1:获取土壤团聚体的CT数字图像，将CT数字图像分割成团聚体孔隙和固体部分；S2:获取CT的数字图像中团聚体边缘围成的部分，其中，团聚体边缘围成的部分包括固体部分、贯通和封闭的孔隙部分；S3:利用ImageJ/Fiji的Fill Holes功能，填满封闭部分；S4:采取ImageJ/Fiji的图像扩张处理和Fill Holes功能交替进行填补贯通部分；S5:采用ImageJ/Fiji的图像收缩功能对团聚体边缘围成的部分进行收缩，使得其恢复至图像扩张前的大小；S6:利用ImageJ/Fiji的倒置功能，将S5步骤得到的图像进行转化，使得黑白部分互换；S7:利用ImageJ/Fiji的图像计算插件功能，将扩张后的图像与倒置后的图像相乘，得到团聚体内部孔隙的提取图。隙的提取图。隙的提取图。

【技术实现步骤摘要】
一种提取CT数字图像中整个土壤团聚体孔隙结构的方法


[0001]本专利技术涉及一种提取CT数字图像中整个土壤团聚体孔隙结构的方法。

技术介绍

[0002]CT扫描技术为无干扰的探测土壤样品内部三维结构提供了条件。一般基于土壤扫描图像的灰度值，将图像分割为土壤固体部分和孔隙部分，以达到量化土壤孔隙结构(包括连通度等指标)的目的。而值得注意的是，如图1，在扫描图像中，通常包括土壤固体部分1、孔隙部分以及土壤边缘外部分2，孔隙部分包括与土壤边缘外部分不相通的封闭部分3以及土壤边缘外部分相通的贯通部分4。
[0003]土壤孔隙结构的表征指标例如连通度、复杂度、分型维度等都需要完整的孔隙部分，为消除土壤边缘外部分的影响，一般采用图像裁剪方式将土壤边缘外部分裁剪，然而，在扫描图中，土壤边缘外部分和孔隙部分显示相同或相近的灰度值，将土壤边缘外部分裁剪时，通常会将孔隙部分的贯通部分也裁剪掉，进而造成孔隙信息丢失的情况。

技术实现思路

[0004]为克服上述技术中的缺陷，本专利技术提供一种提取CT数字图像中整个土壤团聚体孔隙结构的方法，包括以下步骤：
[0005]S1:获取土壤团聚体的CT数字图像，将CT数字图像分割成团聚体孔隙和固体部分；
[0006]S2:获取CT的数字图像中团聚体边缘围成的部分，其中，团聚体边缘围成的部分包括固体部分、贯通和封闭的孔隙部分；
[0007]S3:利用ImageJ/Fiji的Fill Holes功能，填满封闭部分；
[0008]S4:采取ImageJ/Fiji的图像扩张处理和Fill Holes功能交替进行填补贯通部分；
[0009]S5:采用ImageJ/Fiji的图像收缩功能对团聚体边缘围成的部分进行收缩，使得其恢复至图像扩张前的大小；
[0010]S6:利用ImageJ/Fiji的倒置功能，将S5步骤得到的图像进行转化，使得黑白部分互换；其中，固体部分灰度值变成为0，封闭和贯通的团聚体孔隙部分以及团聚体外部的空气部分灰度值变为255；
[0011]S7:利用ImageJ/Fiji的图像计算插件功能，将扩张后的图像与倒置后的图像相乘，得到团聚体内部孔隙的提取图。
[0012]进一步地，CT数字图像采用ImageJ/Fiji得到三维像素的直方图，根据直方图设置阈值将CT数字图像分割成土壤孔隙和固体部分。
[0013]本专利技术的有益效果是：本专利技术的方法中，基于图像处理软件ImageJ/Fiji，将完整的得到单独团聚体内部孔隙，并在对团聚体孔隙结构图像影响最小的前提下，排除团聚体外部空白部分对孔隙分析的影响。
附图说明
[0014]图1是CT数字图像的示意图；
[0015]图2是经过本专利技术处理后CT数字图像变化过程图。
具体实施方式
[0016]以下结合实施例对本专利技术作进一步的阐述，所述的实施例仅为本专利技术一部分的实施例，这些实施例仅用于解释本专利技术，对本专利技术的范围并不构成任何限制。
[0017]附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
[0018]如图2，本专利技术提供一种提取CT数字图像中整个土壤团聚体孔隙结构的方法，包括以下步骤：
[0019]S1:获取土壤团聚体的CT数字图像，将CT数字图像分割成团聚体孔隙和固体部分；
[0020]具体地，CT数字图像采用ImageJ/Fiji得到三维像素的直方图，根据直方图设置阈值将CT数字图像分割成孔隙和固体部分；
[0021]S2:获取CT的数字图像中团聚体边缘围成的部分，其中，团聚体边缘围成的部分包括固体部分、贯通和封闭的孔隙部分，团聚体边缘外即外部空气部分，见图2(a)；
[0022]S3:利用ImageJ/Fiji的Fill Holes功能，填满封闭部分，见图2(b)；
[0023]S4:采取ImageJ/Fiji的图像扩张处理(见图2(c))和Fill Holes功能交替进行填补贯通部分，见图2(d)；
[0024]S5:采用ImageJ/Fiji的图像收缩功能对团聚体边缘围成的部分进行收缩，使得其恢复至图像扩张前的大小，目的是保证图像上团聚体大小与初始图像一致 (注意扩张和收缩次数过多可能会导致团聚体边缘的形态改变)、以便于后续图像计算，见图2(e)；
[0025]S6:利用ImageJ/Fiji的倒置功能，将S5步骤得到的图像进行转化，使得黑白部分互换；其中，固体部分灰度值变成为0，封闭和贯通的团聚体孔隙部分以及团聚体外部的空气部分灰度值变为255，见图2(f)；
[0026]S7:利用ImageJ/Fiji的图像计算插件功能，将扩张后的图像(固体部分、封闭和贯通的团聚体孔隙部分的灰度值均为255、团聚体边缘外的空气部分灰度值为0)与倒置后的图像(固体部分灰度值0、封闭和贯通的团聚体孔隙部分以及团聚体外部的空气部分灰度值变为255)相乘，由于除了两张图上灰度值均为255 的区域相乘可以得到255，其余部分均为0(255与0、0与0相乘均为0)，可得到团聚体内部孔隙(包括封闭部分、贯通部分)的提取图，此时，只有团聚体内部孔隙(包括封闭部分、贯通部分)的灰度值为255，见图2(g)。
[0027]本专利技术的方法中，基于图像处理软件ImageJ/Fiji，将完整的得到单独团聚体内部孔隙，并在对团聚体孔隙结构图像影响最小的前提下，排除团聚体外部空白部分对孔隙分析的影响。
[0028]以上仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，对于本领域的技术人员来说，本专利技术可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提取CT数字图像中整个土壤团聚体孔隙结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1:获取土壤团聚体的CT数字图像，将CT数字图像分割成团聚体孔隙和固体部分；S2:获取CT的数字图像中团聚体边缘围成的部分，其中，团聚体边缘围成的部分包括固体部分、贯通和封闭的孔隙部分；S3:利用ImageJ/Fiji的Fill Holes功能，填满封闭部分；S4:采取ImageJ/Fiji的图像扩张处理和Fill Holes功能交替进行填补贯通部分；S5:采用ImageJ/Fiji的图像收缩功能对团聚体边缘围成的部分进行收缩，使得其恢复至图像扩张前...

【专利技术属性】
技术研发人员：田恬，熊征，孟祥宝，朱熠，莫志鹏，胥艾萍，
申请(专利权)人：深圳市现代农业装备研究院，
类型：发明
国别省市：