[发明专利]石质山区土壤砾石特征检测方法

权利要求书

1.一种石质山区土壤砾石特征检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）原状土芯获取：在U-PVC管底端套上不锈钢刀头，顶端套上不锈钢盖，砸入土中，待整个U-PVC管全部砸入土中之后将其挖出，两端用U-PVC堵头进行密封和封堵，得到原状土芯；

（2）CT扫描：将原状土芯平放于CT扫描设备进行扫描；

（3）图像阈值确定：①从样地另外采集若干砾石样品，清洗干净后用自封袋保存；②将自封袋中砾石样品放于CT扫描设备进行扫描；③将扫描后的DICOM医学图像导入Fiji软件中，经过图像增强处理，利用Fiji中Image→Adjust→Threshold 选取适当阈值进行二值化处理，之后利用3D Objects Counter插件计算砾石体积，通过不断调整阈值大小，并根据当前阈值下所测得的砾石体积与排水法所测得的实际砾石体积对比，直到所测体积与实际体积的误差小于1%，得到阈值；

（4）图像增强：将CT扫描图像导入Fiji软件中，利用Process→Noise功能消除噪音，增强图像质量；

（5）ROI选取与二值图像转化：通过Fiji中Edit→Selection→Specify选取感兴趣区域（ROI）；将阈值过程获得的阈值应用于整个土壤样品，获得土壤砾石的二值化图；

（6）土壤砾石三维结构可视化：①首先利用Fiji中Process→Filters功能筛选出粒径≥2mm的矿物质颗粒；②利用Fiji中Process→Filters→3D Gaussian Blur消除图像颗粒感；③利用Fiji中3D Script插件实现土壤砾石的三维可视化，并查看每个砾石的位置；

（7）土壤砾石三维结构定量分析：①通过Fiji软件中Process→Filters功能筛选不同粒径大小的砾石；②通过Fiji软件的3D→Objects Counter插件计算土壤中砾石的数量、体积、表面积、等效直径；③通过Fiji软件的Bone J插件计算土壤中砾石的体积分数。

2. 根据权利要求1所述的石质山区土壤砾石特征检测方法，其特征在于，所述U-PVC管的外径160mm，内径150mm，管厚6mm，管长400mm，PN 1.0Mpa。

3.根据权利要求1所述的石质山区土壤砾石特征检测方法，其特征在于，所述不锈钢盖的内径160mm，壁厚6mm，顶厚2cm，总长5cm。

4.根据权利要求1所述的石质山区土壤砾石特征检测方法，其特征在于，步骤（2）、（3）中，CT扫描设备的电压为140kV，电流为300mA，扫描间距为0.625mm，扫描生成的图片像素数为1024×1024。

5. 根据权利要求1所述的石质山区土壤砾石特征检测方法，其特征在于，步骤（5）中选取ROI后使用Image→Crop、Edit→Clear Outside 清除边缘。

6. 根据权利要求1所述的石质山区土壤砾石特征检测方法，其特征在于，步骤（6）中步骤①通过Image Properties查看图像比例尺关系并计算2mm所对应的像素（pixels），然后使用Process→Filters→Minimum筛选直径大于2mm的部分。

7. 根据权利要求1所述的石质山区土壤砾石特征检测方法，其特征在于，步骤（6）中步骤①中使用Process→Filters→Minimum 3D。

8.根据权利要求1所述的石质山区土壤砾石特征检测方法，其特征在于，步骤（6）中步骤③中，实现三维可视化的同时并生成视频。

9. 根据权利要求1所述的石质山区土壤砾石特征检测方法，其特征在于，步骤（6）、（7）中使用Process→Filters功能筛选之后均要使用3D Gaussian Blur消除图像颗粒感，增强图像质量。

10. 根据权利要求1所述的石质山区土壤砾石特征检测方法，其特征在于，步骤（7）中使用Plugins→Bone J→Fraction→Area/Volume fraction计算体积分数。