An ultra-rapid 3D imaging method for crop root systems in soil using image processing

利用图像处理对土壤中作物根系进行超快速 3D 成像方法

• 批准号: 22K14871
• 负责人: 寺本 翔太
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: National Agriculture and Food Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14871/
• 关键词: ディープラーニング; ノイズ除去; 根系構造; 非破壊計測; エックス線CT; 深層学習

短いスキャン時間でノイズの増加したエックス線CT画像（以下、低画質CT画像）からノイズを除去するために、以下2種類の深層学習モデルを構築した。1) 低画質CT画像から長いスキャン時間でノイズの少ないエックス線CT画像（以下、高画質CT画像）への画像変換をディープラーニングで記述し学習させた。この変換は一般的にノイズリダクションと言われている。2)高画質のCT画像から根の領域のみを抽出し、根のマスク画像とした。低画質ＣＴ画像から根のマスク画像への画像変換をディープラーニングで記述し学習させた。この変換は一般的にセグメンテーション（領域ごとにラベル分けする深層学習タスクの一つ）と言われている。セグメンテーションはノイズ除去ではないが、出力される根のマスク画像をノイズのない根のみの画像ととらえることができる。どちらのモデルを用いた場合でも低画質ＣＴ画像からノイズ成分を除去することができた。ノイズリダクションでは、全体的に画像がぼやけた。ディープラーニングを用いないノイズ除去では、近傍のピクセルの値を参照し平均値や中央値に置き換える平均値フィルターや中央値フィルターが用いられることがある。今回のノイズリダクションのモデルでも似たような画像変換となったと考えられる。セグメンテーションモデルでは、一部ノイズに負けてしまうような薄い根に関してはセグメンテーションがうまくいかなかったが、全体的に効率よく根のセグメンテーションを作成できた。

Short duration CT images (below, low quality CT images) are constructed by removing the following two types of deep learning images. 1)Low-quality CT images change from long to short in time. CT images (below, high-quality CT images) change from long to short in time. This is a general change in language. 2)High-quality CT images are extracted from the root area, and the root image is extracted from the root area. Low-quality CT images are not easy to understand. This change is not a general problem, but a problem in the field of deep learning. In addition to the above, we can also provide you with the following information: In the case of low quality CT images, the components of CT images are removed. The whole picture of the whole picture is not good enough. The average value of the reference value is set to the middle of the range. This time, the video of the movie is like a movie, and the portraits are changed and examined. The first part of the project is about the development of the whole project.