[發明專利]一種基于聚類分割的果樹葉片生長參數提取方法及系統

有效

• 申請號: 201810911265.5
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN109166145B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 劉剛;張偉潔;郭彩玲
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G06T7/50
• 分類號: G06T7/50;G06T7/60;G06K9/62
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;李相雨

1.一種基于聚類分割的果樹葉片生長參數提取方法，其特征在于，包括：

S1、對目標果樹冠層枝葉的點云數據進行超體聚類，得到由多個體素塊組成的體素塊集合；

S2、對所述體素塊集合中的所述多個體素塊進行LCCP聚類，得到由多個點群組成的第一聚類集合；

S3、采用第一預設數量作為K值對所述第一聚類集合中的任一點群進行Kmeans聚類，得到由所述第一預設數量的點群組成的第一聚類子集，根據所述第一聚類子集中每兩個點群對應的兩個中心點之間的距離與預設閾值之間的大小關系，確定第二預設數量，并采用所述第二預設數量作為K值對所述任一點群進行Kmeans聚類，得到由所述第二預設數量的點群組成的第二聚類子集；重復上述步驟S3直至得到由所述第一聚類集合中所有點群對應的第二聚類子集合并組成的第二聚類集合；其中，所述目標果樹冠層枝葉中不同葉片分別對應所述第二聚類集合中不同的點群；所述預設閾值通過所述目標果樹冠層枝葉的點云數據得到；

S4、根據所述第二聚類集合中各點群對應的點云數據，分別獲取每一葉片的生長參數。

2.根據權利要求1所述方法，其特征在于，在所述對目標果樹冠層枝葉的點云數據進行超體聚類之前，還包括：

獲取所述目標果樹冠層的原始點云數據，并依次對所述原始點云數據進行去噪和簡化；

將經去噪和簡化后的所述原始點云數據按八叉樹的空間存儲方式進行存儲，得到所述目標果樹冠層枝葉的點云數據。

3.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述對所述體素塊集合中的所述多個體素塊進行LCCP聚類，得到由多個點群組成的第一聚類集合，具體包括：

獲取所述體素塊集合中鄰接體素塊的局部凹凸性；

根據所述局部凹凸性，獲取所述體素塊集合中凹凸性不同的鄰接體素塊；

對所述體素塊集合中凹凸性不同的鄰接體素塊進行LCCP聚類，得到由多個點群組成的第一聚類集合。

4.根據權利要求3所述方法，其特征在于，所述獲取所述體素塊集合中鄰接體素塊的局部凹凸性，具體包括：

當所述體素塊集合中鄰接體素塊連接時，采用CC準則獲取所述鄰接體素塊的局部凹凸性；當所述體素塊集合中鄰接體素塊不連接時，采用SC準則獲取所述鄰接體素塊的局部凹凸性。

5.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述預設閾值通過以下方法獲得：

從所述目標果樹冠層枝葉的點云數據獲取各葉片中每一葉片對應的中心，并對所述每一葉片對應的中心采用最小二乘進行擬合得到參考直線；

獲取所述各葉片中每一葉片對應的中心到所述參考直線的距離，取每一葉片對應的中心到所述參考直線的距離的平均值為所述預設閾值。

6.根據權利要求5所述方法，其特征在于，所述第一預設數量為4，相應地，

所述根據所述第一聚類子集中每兩個點群對應的兩個中心點之間的距離與預設閾值之間的大小關系，確定第二預設數量，具體包括：

比較所述第一聚類子集中每兩個點群對應的兩個中心點之間的歐氏距離與所述預設閾值之間的大小關系，得到m個所述歐氏距離大于所述預設閾值，n個所述歐氏距離小于所述預設閾值，則所述第二預設數量通過下式計算：

其中，K為所述第二預設數量，m、n都為自然數。

7.根據權利要求1所述方法，其特征在于，所述根據所述第二聚類集合中各點群對應的點云數據，分別獲取每一葉片的生長參數，具體包括：

將所述第二聚類集合中每一點群對應的葉片點云數據作為輸入參數，利用PCA主成分分析方法和邊界提取方法，獲取每一葉片的生長參數。