中國熱科院椰子所在椰子無損非侵入觀測(cè)技術(shù)方面取得新進(jìn)展。首次利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)斷層掃描處理技術(shù)對(duì)椰子進(jìn)行可視化和定量分析，建立了一個(gè)椰子的三維定量成像模型，對(duì)椰子果的內(nèi)部發(fā)育進(jìn)行無損觀察，目的是通過計(jì)算椰子果實(shí)的相關(guān)組織和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，研究其內(nèi)部分層的生理結(jié)構(gòu)，利用三維定量成像方法可以有效地捕捉椰子果實(shí)的內(nèi)部發(fā)育。同時(shí)，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(cè)其胚發(fā)育等提供了強(qiáng)大的輔助功能，在椰子（品種及品質(zhì)方面等）研究領(lǐng)域具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。在此基礎(chǔ)上，通過大數(shù)據(jù)及AI的學(xué)習(xí)可以為椰子智慧農(nóng)業(yè)提供關(guān)鍵技術(shù)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(hù)椰果，但也給觀測(cè)造成了障礙，難以通過無破壞的方式觀測(cè)其內(nèi)部的萌發(fā)過程。CT掃描技術(shù)是一種無損非侵入的三維成像技術(shù)，近年逐步在土壤結(jié)構(gòu)、植物根系、木材等農(nóng)業(yè)無損檢測(cè)方面應(yīng)用。因此，利用 CT/MR成像技術(shù)觀察椰果內(nèi)部各組織結(jié)構(gòu)成分、外觀芽部及孔徑之間的關(guān)系，并輔以數(shù)據(jù)驗(yàn)證影像的精確性，從而實(shí)現(xiàn)影像無創(chuàng)直觀顯示果內(nèi)部結(jié)構(gòu)與關(guān)系，為今后多模態(tài)影像技術(shù)在農(nóng)業(yè)及椰子產(chǎn)業(yè)發(fā)展中提供重要的參考信息。
該研究以椰子為對(duì)象，通過方程擬合發(fā)現(xiàn)不同生長階段的椰子結(jié)構(gòu)成分的CT定量信息，與椰子的理化性質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值有關(guān)，該技術(shù)可以用于椰子整個(gè)生長期的無損觀察。在CT掃描圖像基礎(chǔ)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(biāo)，通過陣列變換和疊加生成相應(yīng)的三維點(diǎn)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(gè)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(nèi)部分層生理結(jié)構(gòu)，可確定其生長模式。由此，開啟了椰子無損非侵入觀測(cè)研究，形成的技術(shù)可應(yīng)用于植物相關(guān)檢測(cè)，為椰子果等植物種子和果實(shí)篩選提供有價(jià)值的信息。其模型可以應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
相關(guān)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(xué)張雨副教授為共同第一作者，中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)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(xué)張雨副教授為第一作者，中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所孫程旭副研究員為通訊作者。相關(guān)研究成果得到海南省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的支持。
相關(guān)文章鏈接：
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0282182
https://doi.org/10.1186/s13007-023-01002-4
