改良的叶片2D和3D X-ray成像技术

作者:谷丰光电 来源: 时间:2018-01-25 10:50:43 次数:

2D X-ray方法结合高分辨率微聚焦X射线计算机断层扫描方法将有助于博物馆收集的纹理特征数据挖掘,这些数据提供了一个历史和最近的环境进化变化数据未开发的资源。

改良的叶片2D和3D X-ray成像技术

用于在单个微CT扫描中成像多个叶样品(此处圆形切片)的管状样品装置

叶脉特征在系统学、进化生物学、植物生理学、气候变化、古生态学等许多研究领域发挥着重要的作用。尽管叶脉性状数据的需求日益增加,但由于快速生成大量叶脉数据的方法已经落后,所以研究仍然是局限的。最近,无损的X射线技术已被证明是有效的替代传统的缓慢和破坏性的化学方法。无损技术更容易使用植物标本,这提供了宝贵但尚未充分利用的叶脉数据和相关环境信息资源。然而,二维X射线技术和微聚焦X射线计算机断层扫描技术由于图像分辨率不足而受到损害。研究中,作者通过增加图像分辨率和吞吐量而不使用造影剂来提高X射线技术。

对于二维接触显微成像,作者开发了一种方法,能够实现高达7μm的图像分辨率,即比工业标准(25μm分辨率)提高了3.6倍。通过对不同类型的叶片结构和更高成像能力的需要,对纹理跟踪进行了进一步优化。基于测试数据,在91%的样本中,与工业标准相比,7μm的方法显著改善了较小叶脉密度的估计。利用微聚焦X射线计算机断层扫描技术,从虚拟的3D-2D变换过程中获得了非常高分辨率的图像,其效果优于3D图像。

改良的叶片2D和3D X-ray成像技术

叶脉2D X-ray 图像处理过程

作者使用的2D X-ray方法具有显著改进的分辨率,提高了快速无损批量扫描的质量,在许多情况下足以确定关键的静脉特征。结合高分辨率微聚焦X射线计算机断层扫描方法,这两种无损的方法将有助于博物馆收集的纹理特征数据挖掘,这些数据提供了一个历史和最近的环境进化变化数据未开发的资源。尽管有效的图像分辨率有了显著的提高,但是高通量和完全可见的叶脉网(包括最小的叶脉和它们的连接性)的结合仍具有挑战性。

关键词:接触式辐射显微术,图像处理,Micro CT,叶脉网络,叶脉密度


来源:Plant Methods 19 January 2018.Improved non-destructive 2D and 3D X-ray imaging of leaf venation.Julio V. Schneider, Renate Rabenstein, Jens Wesenberg, Karsten Wesche, Georg Zizka and Jörg Habersetzer.