中國熱帶農業(yè)科學院椰子所在椰子無損非侵入觀測技術方面取得新進展

　　中國熱科院椰子所在椰子無損非侵入觀測技術方面取得新進展。首次利用先進的計算機斷層掃描處理技術對椰子進行可視化和定量分析，建立了一個椰子的三維定量成像模型，對椰子果的內部發(fā)育進行無損觀察，目的是通過計算椰子果實的相關組織和結構數據，研究其內部分層的生理結構，利用三維定量成像方法可以有效地捕捉椰子果實的內部發(fā)育。同時，該系統(tǒng)建立的椰子三維模型具有較高的精度，為椰子品種檢測其胚發(fā)育等提供了強大的輔助功能，在椰子（品種及品質方面等）研究領域具有較高的實際應用價值。在此基礎上，通過大數據及AI的學習可以為椰子智慧農業(yè)提供關鍵技術支撐。

 

　　椰子果是植物中最大核果之一，主要由椰衣、椰殼、種皮、椰肉（固體胚乳）和椰子水（液體胚乳）組成。椰殼能保護椰果，但也給觀測造成了障礙，難以通過無破壞的方式觀測其內部的萌發(fā)過程。CT掃描技術是一種無損非侵入的三維成像技術，近年逐步在土壤結構、植物根系、木材等農業(yè)無損檢測方面應用。因此，利用 CT/MR成像技術觀察椰果內部各組織結構成分、外觀芽部及孔徑之間的關系，并輔以數據驗證影像的精確性，從而實現影像無創(chuàng)直觀顯示果內部結構與關系，為今后多模態(tài)影像技術在農業(yè)及椰子產業(yè)發(fā)展中提供重要的參考信息。

 

　　該研究以椰子為對象，通過方程擬合發(fā)現不同生長階段的椰子結構成分的CT定量信息，與椰子的理化性質和營養(yǎng)價值有關，該技術可以用于椰子整個生長期的無損觀察。在CT掃描圖像基礎上，開發(fā)了一種建立椰子三維模型的方法。使用CT軸向掃描獲得一組椰子果的橫斷面圖像；提取橫截面圖像組的坐標，通過陣列變換和疊加生成相應的三維點云圖像；通過圖像去噪處理，在繪制外表面輪廓后，即顯示一個完整的椰子果三維定量模型。通過定量成像模型研究椰子果內部分層生理結構，可確定其生長模式。由此，開啟了椰子無損非侵入觀測研究，形成的技術可應用于植物相關檢測，為椰子果等植物種子和果實篩選提供有價值的信息。其模型可以應用于智慧農業(yè)，促進產業(yè)發(fā)展。

 

　　相關研究成果分別以“Visualization and quantification of coconut using advanced computed tomography postprocessing technology”為題發(fā)表在《PLOS ONE》，?？谑腥嗣襻t(yī)院林聲煌技師和海南大學張雨副教授為共同第一作者，中國熱帶農業(yè)科學院椰子研究所孫程旭副研究員和?？谑腥嗣襻t(yī)院陳晶主任醫(yī)師為通訊作者；“Developing non-invasive 3D quantifcational imaging for intelligent coconut analysis system with X-ray”為題發(fā)表在《Plant Methods》，海南大學張雨副教授為第一作者，中國熱帶農業(yè)科學院椰子研究所孫程旭副研究員為通訊作者。相關研究成果得到海南省重點研發(fā)計劃項目的支持。

 

　　相關文章鏈接：

 

　　https://doi.org/10.1371/journal.pone.0282182

 

　　https://doi.org/10.1186/s13007-023-01002-4