土壤顯微圖像分析及三維可視化.pdf

1、利用數(shù)字圖像處理技術(shù)進行土壤物理屬性及形態(tài)結(jié)構(gòu)特征的研究是當前農(nóng)業(yè)科學(xué)與計算機科學(xué)的熱點問題之一。研究土壤物理屬性在土質(zhì)研究與改良、土工力學(xué)等方面具有重要的意義，另一方面，作為植物的生長環(huán)境，土壤的三維可視化研究也是數(shù)字農(nóng)業(yè)的重要組成部分。
　　土壤結(jié)構(gòu)分析與可視化研究目前存在著土壤實驗操作復(fù)雜，耗時較長、現(xiàn)有圖像分析方法結(jié)果不準確、圖像三維信息丟失等問題。針對上述問題，本文從計算機圖形圖像處理角度出發(fā)，提出了通過分析土壤圖像紋理

2、統(tǒng)計特征計算土壤物理屬性和通過重建土壤三維模型并計算土壤孔隙度的方法，將傳統(tǒng)土壤研究問題與現(xiàn)代計算機方法相結(jié)合，為土壤物理屬性研究提供新的途徑與方法。
　　本文主要內(nèi)容具體為如下三方面：
　　1、土壤顯微圖像獲取方法研究。對比常見土壤樣本采集和圖像獲取方法，制定了風(fēng)干切斷和包埋切片兩種土樣制備方案，并對兩種方法獲取的圖像進行對比，最終確定采用風(fēng)干切斷的土壤處理，并在此基礎(chǔ)上獲取土壤顯微圖像。
　　2、提出一種基于光學(xué)顯

3、微圖像的土壤孔隙度與顆粒分布計算方法。根據(jù)土壤顯微圖像建立灰度共生矩陣；計算對比度、相關(guān)性、熵、逆差矩四種紋理特征參數(shù)；將四種參數(shù)與土壤的顆粒分布、孔隙度進行多元線性回歸分析，建立對應(yīng)的回歸方程。實驗及數(shù)據(jù)驗證最大誤差在5%以內(nèi)，表明土壤的紋理特征參數(shù)與物理性質(zhì)之間有較好的對應(yīng)關(guān)系,利用回歸方程可簡潔快速地確定顆粒分布和孔隙度。
　　3、提出一種基于明暗恢復(fù)形狀算法的土壤三維結(jié)構(gòu)重構(gòu)方法。首先獲取土壤的灰度顯微圖像，根據(jù)朗伯表面漫