1690核农学报2023,37(8)：1690~1699文章编号：1000-8551(2023)08-1690-10JournalofNuclearAgriculturalSciences春玉米根系图像语义分割最佳分辨率和概率阈值研究赵先丽蔡福富李荣平王笑影谢艳兵温日红贾庆宇（中国气象局沈阳大气环境研究所，辽宁沈阳110166)摘要：为了探究根系图像不同概率阈值和分辨率对根系形态参数的影响，以微根管法观测的春玉米（ZeamaysL.）抽雄期40cm深度根系为例，采用降分辨率方法模拟扫描仪获取不同分辨率图像，基于深度学习U-Net语义分割方法建立的iRoot-VO2根系自动识别软件对不同分辨率根系图像的根长、表面积、体积、直径、根尖数等形态参数进行识别，采用二阶导数方法获取根系与背景的分割阈值拐点，并探讨不同概率阅值对春玉米根系形态参数的影响。结果表明，春玉米抽雄期40cm深度总根系形态参数（根总长、根总表面积、根总体积、根平均直径、根尖数）和分级根系形态参数（根长、根表面积、根体积）随概率阅值增大呈逐渐减小的趋势，根系形态参数在概率阅值5~20之间的变化幅度较大，在概率阈值25之后趋于稳定；通过曲线拐点方法分析确定，根总长曲线拐点出现在概率阈值25或30处。随着根系图像分辨率的减小，根总长和根尖数呈减小的趋势，而根总表面积和根总体积呈先增大后减小的趋势，根平均直径呈增大的趋势。通过对春玉米抽雄期40cm深度不同概率阈值根系总的和分级形态参数分析，确定春玉米根系图像识别适宜的概率阈值为25或30；在图像数量较少时采用图像原始分辨率300dpi分析为宜，图像数量较多时采用215dpi分辨率为宜。本研究可为春玉米和其他作物根系形态参数的定量研究提供参考。关键词：春玉米；语义分割；微根管法；二值化；根系形态参数D0I:10.11869/j.issn.1000-8551.2023.08.1690根系作为作物的重要组成器官，是作物与土壤之间物质循环和能量交换的关键因子[]。根系形态结构体现了作物生长发育的状态和对外界环境的适应性，可以直接反映根系的生长状态，间接反映作物对水分和养分的吸收情况，最终决定作物产量[2]。因此，根系形态结构研究有助于阐明作物地下生物量的分配和养分循环过程，在一定尺度可以反映气候、土壤和生物的总体特征[3],对提高作物生产潜力、养分和水分吸收利用效率意义重大[4-7]。微根管法可以无损和原位观测根系的生长发育、形态、物候及整个生长过程，为根系形态参数、生物量、碳循环等方面的研究提供了便利[7-9]。观测获得根系图像的识别包括根对象的阈值化和对象量化两部分，主...
