一种植物果实形态结构大数据采集方法技术

本发明专利技术公开了一种植物果实形态结构大数据采集方法，首先对植物果实固化处理，使用高分辨率X光计算机断层扫描技术对植物果实进行扫描，得到体现果实外观形态和内部构造的含有位置、大小和密度信息的体素构成的三维数据；再根据密度不同抽取果实构造的不同组分，并对各组分的三维数据赋予颜色等属性，形成可虚拟剖切、可区分内部构造的植物果实形态和结构三维模型；通过将上述三维模型分门别类制作成数据库，用户通过访问数据库从不同角度、缩放比例、剖切位置观察感兴趣的组分结构或输出。本发明专利技术适合植物果实形态结构大数据的采集和存储，可永久保存，可虚拟剖切，包含丰富的形态和结构信息，可用于展示、教育、鉴定、考证及其它研究之用。

A Large Data Acquisition Method for Plant Fruit Morphological Structure

The invention discloses a method for large data acquisition of plant fruit morphology and structure. Firstly, the plant fruit is solidified and scanned by high-resolution X-ray computed tomography technology to obtain three-dimensional data of voxel composition which reflects the appearance and internal structure of the fruit and contains position, size and density information; secondly, according to different densities, the non-structure of the fruit is extracted. The three-dimensional data of the same components are given color attributes to form a three-dimensional model of plant fruit shape and structure which can be virtual cut and distinguish internal structures. By classifying the three-dimensional models into different classes, users can observe the structure or output of interested components from different angles, scaling ratios and cutting positions by accessing the database. The invention is suitable for collecting and storing large data of plant fruit morphology and structure, can be permanently preserved, can be virtual cut, contains rich morphological and structural information, and can be used for display, education, identification, textual research and other research purposes.

【技术实现步骤摘要】
一种植物果实形态结构大数据采集方法
本专利技术涉及一种植物果实形态结构大数据采集方法。
技术介绍
植物形态研究所需的植物形态数据采集，目前常用方法是基于参考物照相、三维扫描等方法，一般精度较差、速度慢，且信息不完整、原数据难以复现，无法适应植物形态结构研究所需大数据的要求。本专利技术采用X光透射影像数据重构技术，快速、低成本获得较完整的高分辨率植物果实三维形态结构数据，为植物果实形态结构研究提供数据基础。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术中植物形态数据采集精度较差、速度慢，且信息不完整、原数据难以复现的缺陷，提供一种采用X光透射影像数据重构技术，快速、低成本获得较完整的高分辨率植物果实三维形态结构数据，为植物果实形态结构研究提供数据基础。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：一种植物果实形态结构大数据采集方法，包括：S1对植物果实固化后通过X光计算机断层扫描和三维数据重构，获得植物果实结构的三维数据；S2在体素数据处理专业软件中，根据密度(体现为上述三维数据的灰度级)不同抽取果实构造的不同组分，并对各组分的三维数据赋予颜色等属性，形成与植物果实实物高度相似的植物果实形态结构三维模型；S3将上述三维模型分门别类，以有序、方便访问的方式，构建植物果实心态结构数据库，存储于服务器备用；S4用户访问上述植物果实形态结构数据库，输入观察角度、缩放比例、剖切位置，甚至是选择体素密度阈值抽取感兴趣的结构、或输入结构组分的名称/编码，服务器通过软件计算给出用户感兴趣的信息。进一步的，所述实物的固化，是指为了在X光计算机断层扫描过程中避免植物果实实物发生变形导致数据模糊或无法完成数据重构所做的定型处理；X光计算机扫描和三维数据重构，是指围绕植物果实实物通过拍摄位置和方向精确受控的不同角度的X光透射影像数据，一般包括数百至数千幅影像数据，并通过数据重构算法计算得到植物果实实物内部不同位置的密度，生成由包含位置、大小和密度信息的体素构成的反映植物果实实物形态结构的三维数据(体素数据)。进一步的，所述体素数据处理软件，是用于体素数据处理的专业软件，可以为第三方专业软件或者经二次开发的应用软件，通过该软件可以对上述植物果实实物形态结构三维数据的特定密度的结构进行数据抽取，将特定密度的组分结构数据从上述三维数据中剥离出来，以便对其独立编辑、着色、添加属性等处理，以形成更加逼真的反映植物果实形态结构的三维模型。进一步的，所述植物果实形态结构数据库，是指将含有丰富形态结构信息的不同植物果实三维模型以有序、方便访问的方式，即将不同植物果实的含有丰富形态结构信息的三维模型分门别类存放于大容量的服务器中供公众使用。进一步的，所述植物果实形态结构数据库存放于服务器，服务器包含有用于响应用户访问的专业数据处理软件，所述软件根据用户旋转、缩放、剖切位置、根据用户输入组分名称/编码、或通过不同密度抽取感兴趣的结构并输出，输出用户感兴趣的有关植物果实形态结构剖面图形、指定结构的三维模型、形态特征的属性(如表面积、体积、数量)等。进一步的，所述服务器可以是本地计算机，也可以是云服务器。进一步的，所述专业数据处理软件，是安装在本地计算机不会或云服务器的专业数据处理软件。本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术公开了一种植物果实形态结构大数据采集方法，首先对植物果实固化处理，使用高分辨率X光计算机断层扫描技术对植物果实进行扫描，得到体现果实外观形态和内部构造的含有位置、大小和密度信息的体素构成的三维数据；再通过软件根据密度不同抽取果实构造的不同组分，并对各组分的三维数据赋予颜色、纹理等属性，形成可虚拟剖切、可分辨内部构造的植物果实形态和结构三维模型；通过将上述三维模型制作成数据库，用户通过访问数据库，从不同角度、缩放比例、剖切位置输出展示、根据用户输入组分名称/编码、或通过不同密度抽取感兴趣的结构并输出。本专利技术适合植物果实形态结构大数据的采集和存储，可永久保存，可虚拟剖切，包含丰富的形态和结构信息，可用于展示、教育、鉴定、考证及其它研究之用。具体实施方式以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一种油菜果实形态结构大数据采集方法，包括：S1油菜果实(即角果)采摘回实验室后，及时装入用发泡材料或其它低密度材料制成的样品盒中。为提高扫描测量效率，样品盒可以做成有分割的多孔盒，每个孔中放置一个角果样品。为保证合适的分辨率和测量效果(分辨率约0.01毫米)，样品盒可制成直径不超过20毫米柱状多孔(一次可以放个约7-13角果样品，以不挤压、不松动为准)。角果样品准备好后，放在X光体素扫描设备中进行计算机断层扫描和三维数据重构(为获得比较好的数据质量，建议至少选择720个以上角度的拍摄，即用于三维重构的影像数据720幅以上)，数分钟后即获得角果结构的三维数据，该数据包含了角果实物内部不同位置的密度信息，形成包含位置、大小和密度信息的体素构成的反映角果实物形态结构的三维数据；S2在体素数据处理专业软件(如VolumeGraphicsStudio)中，根据油菜角果内外不同的结构组分如角果外壳、油菜籽等的不同密度(体现为上述三维数据的灰度级)抽取角果构造的不同组分，并对各组分的三维数据赋予颜色等属性，形成与油菜角果实物高度相似的油菜角果形态结构三维模型；S3将上述油菜角果形态结构三维模型以有序、方便访问的方式，构建油菜角果形态结构数据库，存储于服务器备用；将含有丰富形态结构信息的不同品类的角果三维模型分门别类，以有序、方便访问的方式，存放于大容量的服务器中供用户使用；S4用户访问上述油菜角果形态结构数据库，输入观察角度、缩放比例、剖切位置，甚至是选择角果结构组分密度阈值抽取感兴趣的组分结构、或输入结构组分的名称/编码，服务器通过软件计算给出用户感兴趣的信息。最后应说明的是：以上所述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，尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植物果实形态结构大数据采集方法，其特征在于，包括：S1：对植物果实固化后通过X光计算机断层扫描和三维数据重构，获得植物果实结构组分信息的三维数据；S2：在体素数据处理专业软件中，根据三维数据的灰度级抽取果实构造的不同组分，并对各组分的三维数据赋予属性，形成与植物果实实物高度相似的植物果实形态结构三维模型；S3：将上述三维模型分门别类，以有序、方便访问的方式，构建植物果实形态结构数据库，存储于服务器备用；S4：用户访问上述植物果实形态结构数据库，输入访问指令，服务器通过软件计算给出用户感兴趣的信息。

【技术特征摘要】
1.一种植物果实形态结构大数据采集方法，其特征在于，包括：S1：对植物果实固化后通过X光计算机断层扫描和三维数据重构，获得植物果实结构组分信息的三维数据；S2：在体素数据处理专业软件中，根据三维数据的灰度级抽取果实构造的不同组分，并对各组分的三维数据赋予属性，形成与植物果实实物高度相似的植物果实形态结构三维模型；S3：将上述三维模型分门别类，以有序、方便访问的方式，构建植物果实形态结构数据库，存储于服务器备用；S4：用户访问上述植物果实形态结构数据库，输入访问指令，服务器通过软件计算给出用户感兴趣的信息。2.如权利要求1所述的植物果实形态结构大数据采集方法，其特征在于，所述S1中对植物果实固化为在X光计算机断层扫描过程中避免植物果实实物发生变形导致数据模糊或无法完成数据重构所做的定型处理；所述的X光计算机扫描和三维数据重构，是指围绕植物果实实物通过拍摄位置和方向精确受控的不同角度的X光透射影像数据，并通过数据重构算法计算得到植物果实实物内部不同位置的密度，生成由包含位置、大小和密度信息的体素构成的反映植物果实实物形态结构的三维数据。3.如权利要求1所述的植物果实形态结构大数据采集方法，其特征在于，S2中所述体素数据处理软件，是用于体素数据处理的专业软...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂成生，涂厚泽，
申请(专利权)人：桂林能创信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45