基于电阻层析成像技术和ResNet的萝卜根系表型无损检测方法研究

摘要

【目的】针对现有根系表型检测方法存在价格昂贵、需要专人操作以及无法对根系表型进行原位无损检测等问题,提出一种基于电阻层析成像技术(Electrical resistance tomography,ERT)和深度残差神经网络(Deep residual network,ResNet)的萝卜根系表型无损检测方法。【方法】首先,利用COMSOL软件对萝卜−琼脂场域不同情况的ERT正问题进行仿真分析,并获得大量边界电压数据;然后,基于ResNet对萝卜−琼脂场域的内部电导率分布与边界电压之间的非线性映射关系建立模型,对萝卜−琼脂场域进行图像重建;最后,基于ERT研制一套萝卜根系表型检测装置,并进行试验验证。【结果】基于ERT和ResNet的萝卜根系表型检测方法能够实现萝卜根系表型的可持续无损检测,试验装置操作简单、成本低,图像重建相对误差小于5%。【结论】基于ERT的萝卜根系表型检测方法可以实现对萝卜根系表型的无损检测;结合ResNet算法,成像精度较高。该方法可有效应用于萝卜根系表型的检测。