CN108267418A - 基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取方法及装置。该方法包括：利用太赫兹波对种子进行预设时长的辐射，获取辐射参数；根据辐射参数，获取所述种子的若干层析图像；根据所述若干层析图像，获取种子内部形态图。本发明实施例提供的基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取方法及装置，通过利用无电离辐射、无损伤、可穿透非极性物质且成像分辨率较高的太赫兹波对种子进行辐射，并根据辐射参数获取种子内部形态，可实现在不破坏种子内部结构的前提下，获取种子内部形态。
Description
技术领域
本发明实施例涉及高光谱成像技术领域，尤其涉及一种基于太赫兹层析 技术的种子内部形态获取方法及装置。
背景技术
种子是裸子植物和被子植物特有的繁殖体，由胚珠经过传粉受精形成， 一般由种皮、胚和胚乳3部分组成。有的植物成熟的种子只有种皮和胚两部 分。种子具有适于传播或抵抗不良条件的结构，可为植物的种族延续创造良 好的条件。此外，种子内部形态与种子的品质优劣相关，可用于作为种子播 种后所得粮食产量的判断依据。
现有技术中，为了获取种子内部形态通常需将种子剖开进行观察，这种 方法会造成种子内部结构的破坏。
发明内容
本发明实施例提供一种基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取方法及 装置，用以解决现有技术中为了获取种子内部形态会对种子内部结构造成破 坏的问题。
本发明实施例提供一种基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取方法， 包括：利用太赫兹波对种子进行预设时长的辐射，获取辐射参数；根据辐射 参数，获取所述种子的若干层析图像；根据所述若干层析图像，获取种子内 部形态图。
本发明实施例提供一种基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取装置， 包括：辐射参数获取模块、层析图像获取模块和种子内部形态获取模块；所 述辐射参数获取模块，用于利用太赫兹波对种子进行预设时长的辐射，获取 辐射参数；所述层析图像获取模块，用于根据辐射参数，获取所述种子的若 干层析图像；所述种子内部形态获取模块，用于根据所述若干层析图像，获 取种子内部形态图。
本发明实施例提供的基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取方法及装 置，通过利用无电离辐射、无损伤、可穿透非极性物质且成像分辨率较高的 太赫兹波对种子进行辐射，并根据辐射参数获取种子内部形态，可实现在不 破坏种子内部结构的前提下，获取种子内部形态。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下 面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在 不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取方法实施例流程 图；
图2为饱满种子的层析图像；
图3为干瘪种子的层析图像；
图4(a)为饱满种子的多张经相同第一阈值处理后的层析图像的叠加图；
图4(b)为饱满种子的多张经相同第二阈值处理后的层析图像的叠加图；
图4(c)为饱满种子的多张经相同第三阈值处理后的层析图像的叠加图；
图5(a)为干瘪种子的多张经相同第一阈值处理后的层析图像的叠加图；
图5(b)为干瘪种子的多张经相同第二阈值处理后的层析图像的叠加图；
图5(c)为干瘪种子的多张经相同第三阈值处理后的层析图像的叠加图；
图6为50.8THz太赫兹波下饱满种子的层析图像重构后所得种子内部形 态图；
图7为50.8THz太赫兹波下干瘪种子的层析图像重构后所得种子内部形 态图；
图8为本发明基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取装置实施例结构 示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发 明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种基于太赫兹层析技术的种子内部形 态获取方法，包括：11、利用太赫兹波对种子进行预设时长的辐射，获取辐 射参数；12、根据辐射参数，获取所述种子的若干层析图像；13、根据所述 若干层析图像，获取种子内部形态图。
太赫兹波泛指频率为0.1～10THz的电磁波。它在电磁波谱中占有特殊的 位置，位于红外和微波之间，是宏观电子学向微观电子学过渡的频段。太赫 兹波能穿透包括塑料、陶瓷、晶体和种子在内的各种介质材料，实现可测的 太赫兹层析图像。此外，太赫兹波的光子能量较低，适合于对生物组织进行 活体检查。它不会对生物组织产生有害的电离损伤，不会破坏被检测的物体。
在本实施例中，可利用透镜对太赫兹波光束进行聚焦然后照射到种子上 对种子进行辐射。利用太赫兹波的强度和相位信息，获得种子横截面的吸收 系数分布、折射率分布，进而反应出空间密度分布。利用强度和延迟时间不 相同的太赫兹波，使用层析成像技术可以使得种子的内部结构直观的显现出 来，从而达到不破坏种子的外部形态和内部结构，而获取种子内部形态的目 的。
通过实验可以得出一组种子经过太赫兹波辐射后的内部形态层析图像。 图2示出了饱满种子的层析图像，图3示出了干瘪种子的层析图像。通过干 瘪种子和饱满种子的层析图像对比可以看出，两者的内部结构明显不同，饱 满种子更加均一。这种结果与种子的透视成像的结果一致。
为了对种子内部形态更好地呈现，可获取种子的多张层析图像，并基于 一定的阈值对层析图像进行处理，然后将处理后的多张层析图像进行叠加。 图4(a)至图4(c)示出了饱满种子的多张经相同阈值处理后的层析图像的 叠加图。图5(a)至图5(c)示出了不同阈值下干瘪种子的多张经阈值处理 后的层析图像的叠加图。图6示出了50.8THz太赫兹波下饱满种子的层析图 像重构后得到的种子内部形态图。图7示出了50.8THz太赫兹波下干瘪种子 的层析图像重构后得到的种子内部形态图。
本发明实施例提供的基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取方法，通 过利用无电离辐射、无损伤、可穿透非极性物质且成像分辨率较高的太赫兹 波对种子进行辐射，并根据辐射参数获取种子内部形态，可实现在不破坏种 子内部结构的前提下，获取种子内部形态。
作为一种可选实施例，所述方法还包括：若判断获知所述种子内部形态 图不可信，再次获取新的种子内部形态图，直至新的种子内部形态图可信。
在本实施例中，根据已获取的种子内部形态图和种子的外观信息比对结 果，获知已获取的种子内部形态图明显不合理不可信，则再次获取新的种子 内部形态图并再次判断新的种子内部形态图是否可信，若可信则成功获得了 种子内部形态，若不可信，再次获取新的种子内部形态图，直至新的种子内 部形态图可信。
作为一种可选实施例，所述利用太赫兹波对种子进行预设时长的辐射， 获取辐射参数，具体包括：利用太赫兹波对种子进行预设时长的辐射，获取 所述种子内部不同结构反射的太赫兹波；根据所述反射的太赫兹波，获取辐 射参数。
在本实施例中，种子内部不同结构可以为种皮、胚、胚乳以及中空部分。 它们对太赫兹波的吸收和折射效果均不相同。因此，利用太赫兹波的强度和 相位信息，可获得种子横截面的吸收系数分布、折射率分布，进而可反应出 空间密度分布。
作为一种可选实施例，所述利用太赫兹波对种子进行预设时长的辐射， 获取所述种子内部不同结构反射的太赫兹波，具体包括：利用太赫兹波对种 子进行辐射，获取所述种子内部不同结构反射的太赫兹波并判断辐射时长是 否达到预设时长；若判断获知达到所述预设时长，停止辐射。
在本实施例中，通过采用延迟时间不相同的太赫兹波，使用层析成像技 术可以使得种子的内部结构直观的显现出来，因此，需要确保利用太赫兹波 对种子辐射的时长。
作为一种可选实施例，所述辐射参数至少包括时间间隔、吸收系数分布 和折射率分布。
作为一种可选实施例，所述根据辐射参数，获取所述种子的若干层析图 像具体包括：根据太赫兹波的发射时间和接收时间之差、所述种子对太赫兹 波的吸收系数分布以及所述种子对太赫兹波的折射率分布，获取所述种子的 若干层析图像。
作为一种可选实施例，所述根据所述若干层析图像，获取种子内部形态 图，具体包括：将所述若干层析图像进行重构，得到所述种子内部形态图。
如图8所示，本发明实施例提供一种基于太赫兹层析技术的种子内部形 态获取装置，包括：辐射参数获取模块、层析图像获取模块和种子内部形态 获取模块；所述辐射参数获取模块，用于利用太赫兹波对种子进行预设时长 的辐射，获取辐射参数；所述层析图像获取模块，用于根据辐射参数，获取 所述种子的若干层析图像；所述种子内部形态获取模块，用于根据所述若干 层析图像，获取种子内部形态图。
本发明实施例提供的基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取装置，通 过辐射参数获取模块，利用无电离辐射、无损伤、可穿透非极性物质且成像 分辨率较高的太赫兹波对种子进行辐射，并根据辐射参数获取种子内部形态， 可实现在不破坏种子内部结构的前提下，获取种子内部形态。
作为一种可选实施例，所述装置还包括：再次获取模块，用于若判断获 知所述种子内部形态图不可信，再次获取新的种子内部形态图，直至新的种 子内部形态图可信。
作为一种可选实施例，所述辐射参数获取模块包括反射波获取单元和辐 射参数获取单元；所述反射波获取单元，用于利用太赫兹波对种子进行预设 时长的辐射，获取所述种子内部不同结构反射的太赫兹波；所述辐射参数获 取单元，用于根据所述反射的太赫兹波，获取辐射参数。
作为一种可选实施例，所述反射波获取单元，具体用于利用太赫兹波对 种子进行辐射，获取所述种子内部不同结构反射的太赫兹波并判断辐射时长 是否达到预设时长；若判断获知达到所述预设时长，停止辐射。
作为一种可选实施例，所述层析图像获取模块具体用于根据太赫兹波的 发射时间和接收时间之差、所述种子对太赫兹波的吸收系数分布以及所述种 子对太赫兹波的折射率分布，获取所述种子的若干层析图像。
作为一种可选实施例，所述种子内部形态获取模块具体用于将所述若干 层析图像进行重构，得到所述种子内部形态图。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其 限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技 术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取方法，其特征在于，包括：
利用太赫兹波对种子进行预设时长的辐射，获取辐射参数；
根据辐射参数，获取所述种子的若干层析图像；
根据所述若干层析图像，获取种子内部形态图。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若判断获知所述种子内部形态图不可信，再次获取新的种子内部形态图，直至新的种子内部形态图可信。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述利用太赫兹波对种子进行预设时长的辐射，获取辐射参数，具体包括：
利用太赫兹波对种子进行预设时长的辐射，获取所述种子内部不同结构反射的太赫兹波；
根据所述反射的太赫兹波，获取辐射参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用太赫兹波对种子进行预设时长的辐射，获取所述种子内部不同结构反射的太赫兹波具体包括：
利用太赫兹波对种子进行辐射，获取所述种子内部不同结构反射的太赫兹波并判断辐射时长是否达到预设时长；
若判断获知达到所述预设时长，停止辐射。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述辐射参数至少包括时间间隔、吸收系数分布和折射率分布。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据辐射参数，获取所述种子的若干层析图像具体包括：
根据太赫兹波的发射时间和接收时间之差、所述种子对太赫兹波的吸收系数分布以及所述种子对太赫兹波的折射率分布，获取所述种子的若干层析图像。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述若干层析图像，获取种子内部形态图，具体包括：
将所述若干层析图像进行重构，得到所述种子内部形态图。
8.一种基于太赫兹层析技术的种子内部形态获取装置，其特征在于，包括：辐射参数获取模块、层析图像获取模块和种子内部形态获取模块；
所述辐射参数获取模块，用于利用太赫兹波对种子进行预设时长的辐射，获取辐射参数；
所述层析图像获取模块，用于根据辐射参数，获取所述种子的若干层析图像；
所述种子内部形态获取模块，用于根据所述若干层析图像，获取种子内部形态图。
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