吴 迪，杨万能,2，牛智有，黄成龙※

（1. 华中农业大学工学院，武汉 430070；2. 华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室，武汉 430070）

小麦分蘖形态学特征X射线-CT无损检测

吴 迪1，杨万能1,2，牛智有1，黄成龙※1

（1. 华中农业大学工学院，武汉 430070；2. 华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室，武汉 430070）

针对传统小麦分蘖形态学特征需采用人工接触或有损方法获取，不仅过程繁琐、主观性强而且会影响小麦后续生长。为实现小麦分蘖性状快速、准确、无损测量，该文提出一种基于X射线断层成像的小麦分蘖形态学特征提取方法。首先构建了小麦分蘖X-ray CT断层扫描成像系统，采用滤波反投影（filtered back projection，FBP）断层重建算法和图形处理单元（graphics processing unit，GPU）加速算法快速获取小麦分蘖茎秆断层图像，设计了专门的分蘖图像分析算法实现对小麦分蘖形态学特征参数（分蘖数、分蘖角度、分蘖茎粗和分蘖壁厚）的无损检测。该研究对107株小麦植株测量结果表明：分蘖数测量准确率可达100%，分蘖角度、茎粗和壁厚的平均测量误差分别为 3.65%，4.84%和7.86%。该技术相较于人工测量方法和石蜡切片方法，能够对小麦分蘖形态学特征进行较为精准无损检测，实现单株测量效率约200 s，对于小麦功能基因组和抗倒伏能力品种的筛选具有重要的研究意义。

X射线；断层重建；图像处理；小麦分蘖；无损检测

0 引 言

小麦是中国乃至世界最主要的粮食作物之一[1-3]。小麦是人类淀粉的主要摄取来源，同时富含蛋白质、脂肪、矿物质等丰富的营养[4-5]。为进一步提高小麦产量，小麦形态改良[6]逐渐从矮化育种转向增加株高方向进行育种[7-8]。……