[發明專利]一種基于3D重建自動化分析海底植物生長狀況的方法

在審

• 申請號: 201710357519.9
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107155863A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 夏春秋
• 申請（專利權）人: 深圳市唯特視科技有限公司
• 主分類號: A01G33/00
• 分類號: A01G33/00;G06T17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于3D重建自動化分析海底植物生長狀況的方法，其特征在于，主要包括機器人(一)；掃描儀(二)；生長室(三)；多視圖對齊(四)；系統集成(五)。

2.基于權利要求書1所述的機器人(一)，其特征在于，包括可調底座和攜帶7自由度機械臂的2軸高架龍門架，海底植物放置在可以上下移動的基座上，以適應不同的應用和海底植物大小，7自由度機械臂為控制3D掃描的位置和方向提供了高度的靈活性，而2軸龍門架提供了一個擴展的工作空間，機器人的精度和重復性均為0.1μm，通過編程，令機器人圍繞海底植物按圓形軌跡移動進行掃描，最初機器人停留在原位，機械臂垂直向下放置，在初始化命令后，它通過交替的宏觀和微觀的關節運動從原始位置移動到所需位置，將基座中心相對于機械臂垂直軸的水平距離保持在0.56米，從基座平面到掃描儀的距離保持在0.26米，這些距離均根據經驗設定，可獲得最佳的掃描數據。

3.基于權利要求書1所述的掃描儀(二)，其特征在于，掃描儀是機械臂的有效載荷，以點云格式測量物體可見表面的密集深度圖，掃描儀使用825nm的近紅外光，降低對海底植物生長的影響，掃描儀的不同參數(例如視場，激光功率等)均根據經驗設定，用激光功率1.0mW執行整個實驗，單次掃描需要大約1分鐘的時間才能產生兩點間分辨率為0.25mm的點云數據，掃描儀軟件通過用戶數據報協議(UDP)與機器人控制軟件進行通信，每次機器人在掃描位置停止時，即與掃描儀通訊，進行一次掃描，然后移動到下一個位置。

4.基于權利要求書1所述的生長室(三)，其特征在于，自主設計了一個生長室內的整個機器人裝置，該生長室完全可編程，可控制溫度，濕度，風扇轉速和光強度，使用相機進行遠程監控，整個生長室是專門的嵌入式系統，可由機器人控制軟件進行控制。

5.基于權利要求書1所述的多視圖對齊(四)，其特征在于，多視圖對齊是構建對象的3D模型的主要任務，使用高斯混合模型(GMM)登記兩個非剛性點的集合，通過連續概率密度函數來表示離散點，高斯混合模型可以表示為M高斯密度的加權和：

p(x|λ)=Σi=1Mωig(x|μi,Σi)---(1)]]>

其中x是d維向量，ω_i(i＝1，...，M)是平均值為μ_i和協方差為∑_i的每個混合g的權重，并且參數λ＝{ω_i，μ_i，∑_i}，通過最小化以下代價函數來最小化兩個高斯混合物之間的差異：

其中是模型點集，是場景(數據)點集，函數表示由構成的高斯混合密度，目的是找到能最小化上述代價函數的參數Θ，通過使用L₂范數作為距離測量，最后通過擴展相干點漂移(CPD)算法來對齊多數據集。