【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土壤水分运动分析的，尤其设置优先路径几何形态定量分析方法、系统、介质及电子设备。
技术介绍
1、由于受到降水、干旱和人类活动等因素的影响，土壤会产生板结、干缩开裂等现象。以上土壤状况的改变将导致土壤结构性质发生变化，促进土壤孔隙通道的发育，在降水、灌溉等外部供水条件下会引起土壤空间内优先流现象的发生。优先流作为一种土壤水分快速运动形式，其会在连通的孔隙通道即优先路径中携带养分溶质快速向土壤深层渗漏，降低水肥等养分在土壤空间内的停留时间，对于农业生产而言，优先流引起的田间作物的水肥利用状况改变，会导致农业减产，当前仍是制约农业经济可持续发展的重要问题之一。为此，量化研究分析优先路径在土壤空间内的大小、分布与构型等几何形态特征对于认识土壤优先流发生运动过程规律，降低田间土壤优先流现象具有重要的现实指导意义。
2、现有土壤优先路径的几何形态特征常通过染色示踪剖面挖掘法、水分特征曲线法、土壤显微切片法、扫描电镜法、电子计算机断层扫描法(ct)和核磁共振成像法等技术手段获取。其中，土壤显微切片法通过制备显微镜下土壤切片的形式直观获取土壤孔隙形态特征，但显微切片制作过程操作要求精细，制作过程繁琐复杂，且易受操作影响破坏土壤结构，观测尺度偏小。扫描电镜法、电子计算机断层扫描法(ct)和核磁共振成像法均具有无损、多维与高分辨率的特点，数据精细且可视性较强，但仪器设备要求水平高，应用成本较大，且样品尺度易受设备技术条件制约，运输过程也会对样品造成影响，此外样品自身磁性等电学特性易影响结果。
3、而染色示踪剖面
4、从孔洞连通性角度来看，上述方法对于孔隙通道中具有连通特征的优先路径识别略显不足，一定程度上降低了对土壤优先流发生运动过程规律分析的准确性。
技术实现思路
1、针对现有技术中所存在的不足，本专利技术提供了一种优先路径几何形态定量分析方法、系统、介质及电子设备，解决了现有技术中存在的对孔隙通道中具有连通特征的优先路径识别略显不足，导致对分析土壤优先流发生运动过程规律的准确性的降低。
2、本专利技术的至少一个实施例提供了一种优先路径几何形态定量分析方法，包括：
3、s1、获取样本土壤，以及对所述样本土壤进行染色；
4、s2、获取染色后的样本土壤在不同深度处的剖面染色图像；
5、s3、对每一个所述剖面染色图像进行预处理，确定每个所述剖面染色图像对应的黑白图像，所述黑白图像中包含多个黑色区域，所述黑色区域表征为土壤中的优先路径；
6、s4、对每个所述黑白图像中各个黑色区域的分布进行统计，确定至少一项计算结果，其中，所述计算结果包括：
7、成圆率，用以表征所述优先路径孔径形态；
8、邻近指数，用以表征所述优先路径几何形态的毗连性；
9、复杂度，用以表征所述优先路径空间形态结构的扭曲程度；
10、以及变异度，用以表征所述优先路径在不同土壤深度处空间形态结构的变化差异；
11、s5、根据所有所述计算结果对优先路径几何形态进行定量分析。
12、本专利技术公开提供的技术方案至少具有如下有益效果：
13、利用将土壤不同深度的剖面染色图像通过预处理得到黑白图像，并通过分析统计黑白图像中黑色区域的分布，可对上述黑色区域所表征的优先路径孔径级别与数量进行定量分析，计算不同土壤深度处优先路径的成圆率、临近指数、复杂度和变异度，以此得到优先路径连通性的相关特征信息，进而更精确的通过相关特征信息定量分析土壤的几何形态对优先流发生运动过程规律的影响。
14、在本专利技术至少一个实施例提供的优先路径几何形态定量分析系统中，包括：
15、样本采集模块，用于获取样本土壤并对所述样本土壤进行染色；
16、图像获取模块，接收样本采集模块的样本土壤，并获取所述样本土壤在不同深度处的剖面染色图像；
17、图像处理模块，接收上述剖面染色图像，并对每一个所述剖面染色图像进行预处理，确定每个所述剖面染色图像对应的黑白图像，所述黑白图像中包含多个黑色区域，所述黑色区域表征为土壤中的优先路径；
18、数据处理模块，接收上述黑白图像，并对每个所述黑白图像中各个黑色区域的分布进行统计，确定至少一项计算结果，其中，所述计算结果包括：
19、成圆率，用以表征所述优先路径孔径形态；
20、邻近指数，用以表征所述优先路径几何形态的毗连性；
21、复杂度，用以表征所述优先路径空间形态结构的扭曲程度；
22、以及变异度，用以表征所述优先路径在不同土壤深度处空间形态结构的变化差异；
23、分析模块，接收所述计算结构，根据所有所述计算结果对优先路径几何形态进行定量分析。
24、采用上述方案的有益效果是：
25、利用样本采集模块采取样本土壤，随后通过图像获取模块将上述样本土壤在不同深度处的剖面染色图像，通过图像处理模块对各个剖面染色图像处理得到黑白图像，通过数据处理模块分析统计黑白图像中各黑色区域的分布，计算不同土壤深度处优先路径的成圆率、临近指数、复杂度和变异度，最后利用分析模块分析各计算结构以得到优先路径连通性的相关特征信息，进而通过相关特性信息更精确的定量分析土壤的几何形态对优先流发生运动过程规律的影响。
26、在本专利技术至少一个实施例提供的计算机可读介质中，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行上述优先路径几何形态定量分析方法的步骤。
27、在本专利技术至少一个实施例提供的电子设备中，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现上述优先路径几何形态定量分析方法的步骤。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.优先路径几何形态定量分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的优先路径几何形态定量分析方法，其特征在于，当所述计算结果为所述成圆率时，对每个所述黑白图像中各个黑色区域的分布进行统计，确定计算结果的计算公式为：
3.根据权利要求1所述的优先路径几何形态定量分析方法，其特征在于，当所述计算结果为所述邻近指数时，对每个所述黑白图像中各个黑色区域的分布进行统计，确定计算结果，包括：对每个所述黑白图像依次进行二值化处理和格栅化处理，得到每个所述黑白图像中每个像素点的像元值，根据各个像元值在对应的黑白图像上的分布情况，确定每个所述黑白图像的邻近指数。
4.根据权利要求1所述的优先路径几何形态定量分析方法，其特征在于，当所述计算结果为所述复杂度时，对每个所述黑白图像中各个黑色区域的分布进行统计，确定计算结果的计算公式为：
5.根据权利要求1所述的优先路径几何形态定量分析方法，其特征在于，当所述计算结果为所述变异度时，对每个所述黑白图像中各个黑色区域的分布进行统计，确定计算结果的计算公式为：
6.根据权利要求1至5任一项
7.优先路径几何形态定量分析系统，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的优先路径几何形态定量分析系统，其特征在于：还包括通过染色剂对样本土壤进行染色，其中，所述染色剂包括染料与浸渍剂，所述浸渍剂为环氧树脂与三乙醇胺的混合；
9.一种计算机可读介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行如权利要求1至5任一项所述的优先路径几何形态定量分析方法的步骤。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任一项所述的优先路径几何形态定量分析方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.优先路径几何形态定量分析方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的优先路径几何形态定量分析方法，其特征在于，当所述计算结果为所述成圆率时，对每个所述黑白图像中各个黑色区域的分布进行统计，确定计算结果的计算公式为：
3.根据权利要求1所述的优先路径几何形态定量分析方法，其特征在于，当所述计算结果为所述邻近指数时，对每个所述黑白图像中各个黑色区域的分布进行统计，确定计算结果，包括：对每个所述黑白图像依次进行二值化处理和格栅化处理，得到每个所述黑白图像中每个像素点的像元值，根据各个像元值在对应的黑白图像上的分布情况，确定每个所述黑白图像的邻近指数。
4.根据权利要求1所述的优先路径几何形态定量分析方法，其特征在于，当所述计算结果为所述复杂度时，对每个所述黑白图像中各个黑色区域的分布进行统计，确定计算结果的计算公式为：
5.根据权利要求1所述的优先路径几何形态定量分析方法，其特征在于，当所述计算结果为...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓冰，许昊，张详曙，刘俊杰，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。