农业机械学报

作者：段凌凤，王新轶，魏函志，王旭升，杨万能

单位：华中农业大学,华中农业大学,华中农业大学,华中农业大学,华中农业大学,

关键词：小麦根系;三维重建;折射校正;图像处理;表型提取;SFM

基金：国家重点研发计划项目（2021YFD1201500）、国家自然科学基金项目（32170411）和湖北洪山实验室开放课题（2021hskf005）

小麦根系作为关键的水分和养分吸收器官，其表型特征对了解小麦生长状况及土壤环境具有重要意义。然而，根系地下生长的特性使得其观测面临挑战。本研究设计了一套小麦水生培养装置、基于虹吸原理的柔性换液装置及根系图像采集系统，并针对该系统开发了图像光学折射校正方法，通过SFM算法构建了根系的三维点云模型，并提取了相关表型特征。试验表明，柔性换液装置使换液前后根系图像结构相似度提高至0.98；折射校正方法使图像误差减少62%。采用提出的装置及方法对小麦根系生长发育受氮环境的影响进行了探讨。研究结果表明，在低氮条件下，小麦根系展现出更深、分布更密集的生长趋势。另外，相比于氮高效品种，氮低效品种对氮环境变化更敏感。本文提出的装置及方法有助于高通量植物根系三维表型分析。

来源：2025年第3期

《农业机械学报》期刊编辑部

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