Juuriston minirhizotronikuvaus ja skannaus : menetelmien kehittäminen ja kuvankäsittely

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202011114396
Title: Juuriston minirhizotronikuvaus ja skannaus : menetelmien kehittäminen ja kuvankäsittely
Author: Keijälä, Niila-Sakari
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Agricultural Sciences
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2020
Language: fin
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-202011114396
http://hdl.handle.net/10138/321324
Thesis level: master's thesis
Discipline: Agroteknologia
Agrotechnology
Agroteknologi
Abstract: Nykyään on paljon keskustelua ilmastonmuutoksesta ja ilmastonmuutos vaikuttaa kaikkiin. Maataloudessa hiilen kiertoa tutkiessa olennaista on tietää ja ymmärtää mitä maan alla tapahtuu, sillä maaperään on sitoutunut orgaanista hiiltä noin 1500 Gt 1 m syvyyteen arvioituna. Datalähteiden mukaan pintamaassa, eli 0−30 cm syvyydessä, orgaanisen hiilen määrä voi olla jopa 50 % orgaanisen hiilen kokonaismäärästä. Pinta- ja pohjamaan tutkimiseen minirhizotronilaitteisto tarjoaa edullisen ja yksinkertaisen tavan tutkia kasvien juuristoja tuhoamatta tutkittavia kasveja. Tämän työn tavoitteena oli rakentaa ja testata minirhizotronikamera ja skanneri, sekä perehtyä kuvankäsittelyyn ja sen automatisointiin. Kameran rakentamissa hyödynnettiin vanhaa minirhizotronikamera, josta sai hyödynnettyä osia. Loput osat kameraan suunniteltiin 3Dmallintamalla ja ne valmistettiin 3D- tulostamalla. Kuvaamiseen hankittiin elektroninen mikroskooppi. Skanneriksi hankittiin tavallinen USB-virralla toimiva toimistoskanneri ja sitä varten rakennettiin suojakotelo. Minirhizotronikameralla kuvaamista varten maahan asennetaan läpinäkyviä putkia ja niiden asentaminen tapahtuu yleensä pystyyn, vaakaan tai 30 ° −45 ° kulmaan. Skannerin asennustavan määrittää yleensä se, mikä on kuvaamisen tarkoitus. Saatu kuvamateriaali osoitti, että itse rakennettu minirhizotronilaitteisto on juuritutkimukseen sopiva väline ja sen suhteellisen edullinen hinta mahdollistaa laitteiston laajan levikin, myös tavallisten viljelijöiden keskuudessa. Kuvien onnistumisen edellytyksenä on tiivis kontakti maan ja kuvattavan pinnan välillä, joka mahdollistaa kuvien kynnystämisen tarkasti ja luotettavan tuloksen kuvia analysoidessa. Juurien rajaaminen käsityönä on erittäin aikaa vievää, siksi automaation kehittäminen on tarpeen. Automaation onnistumisen edellytyksenä on onnistunut kynnystys, johon tulee kiinnittää huomiota. Kynnystykseen liittyen esimerkiksi konenäön ja koneoppimisen hyödyntämistä juuritutkimuksessa on syytä tutkia.Nowadays there is a lot of discussion about climate change and climate change affects everyone. In agriculture when studying the carbon cycle, it is essential to know and understand what is happening underground. Organic carbon bound to the soil is about 1500 Gt when measured from a depth of 1 m. According to the datasets in topsoil, at a depth of 0–30 cm, the amount of organic carbon is about 50 % of the total amount of organic carbon. For surface and subsoil examination the minirhizotron system provides an inexpensive and simple way to examine the roots of plants without destroying the plants examined. The objective of this study is to build and test a minirhizotron camera and scanner as well as to become familiar with image processing and its automation. The construction of the camera was started from an old minirhizotron camera which could be used as parts for a new one. The parts which could not be used from the old camera were designed with 3D modeling software and manufactured with 3D printer. For image acquisition an electronic microscope was bought. For the scanner system a normal USB powered flatbed scanner was purchased and a protective case was built for it. Imaging with a minirhizotron camera transparent tubes must be installed to the ground and they are usually installed vertically, horizontally, or at an angle of 30 ° to 45 °. The way that a scanner is installed is usually determined by what the purpose of the imaging is. The obtained image material showed that the self-built minirhizotron system is a suitable tool for root research and its relatively inexpensive price allows a wide distribution of the system, even among ordinary farmers. A prerequisite for the success of the images is close contact between the ground and the tubes or scanner. It allows the images to be accurately thresholded and gives reliable results when analyzing the images. Highlighting the roots by hand is very time consuming which is the reason that development of automatic analyzing is needed. Successful thresholding is also a prerequisite for the automation and it should be noted in the future. Viability of machine vision and machine learning in root studies should be studied.
Subject: Juuri
minirhizotroni
kamera
skanneri
kuvankäsittely


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Keijala_Niila-Sakari_maisterintutkielma_2020.pdf 4.416Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record