[發明專利]一種農作物株高的高通量計算方法

有效

• 申請號: 201811558608.0
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109816680B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 馬曉丹;關海鷗;馮佳睿;朱可心;劉夢;王璐
• 申請（專利權）人: 黑龍江八一農墾大學
• 主分類號: G06T7/136
• 分類號: G06T7/136;G06T7/194;G06T7/30;G06T7/50;G06T7/80;G06T7/90;G06T17/00;G06T5/40
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明提供一種農作物株高的高通量計算方法，該方法包括采集農作物樣本群的彩色圖像、紅外圖像和深度圖像。將彩色圖像與深度圖像進行圖像配準，構建具有顏色信息的點云圖像。根據具有顏色信息的點云圖像，提取農作物冠層三維點云。根據農作物冠層三維點云，提取農作物樣本群中每一農作物對應的冠層圖像，通過高通量計算方法計算每一農作物的株高。本發明實施例能夠快速精確地計算群體農作物中每一盆作物的株高，實現了自然環境下對農作物株高的高通量計算，與傳統株高測量方法利用直尺、手持式激光測距儀等設備手動測量冠層最高點到植株根部的垂直長度相比，更加快速簡便。與網絡攝像機遠程表型測量方法相比，提高了農作物株高測量的精確度。

技術領域

本發明實施例涉及農作物三維重建及表型特征提取技術領域，尤其涉及一種農作物株高的高通量計算方法。

背景技術

農作物作物生長過程中所體現出的形態特征對選育農作物優良品種具有重要作用。株高的動態變化不同程度地影響農作物產量，該表型特征對提升作物性能至關重要。傳統株高測量方法是利用直尺、手持式激光測距儀等設備手動測量冠層最高點到植株根部的垂直長度，不僅費時費力，而且結果易受測量者主觀因素影響。由于傳統測量技術的不足，信息化的測量技術被廣泛地應用到農作物表型特征的研究中。

目前植物表型參數測量大多局限于實驗室環境或是基于虛擬植株三維重建開展表型研究，其主要缺陷在于不能反映田間植株真實生長情況。基于田間的高通量表型參數測量手段是制約植物基因組研究和作物改良的主要瓶頸。國內外農作物冠層信息獲取主要包括手持式傳感器、雙目立體視覺技術、激光掃描技術、無人機遙感技術等。手持式傳感器采用接觸式測量方法，會導致農作物發生形變。基于雙目攝像機的立體視覺技術，可對作物冠層圖像進行非接觸式無損采集，且不破壞作物生長形態，但采集的圖像質量受光照影較大，進而降低了表型參數計算的準確性。手持式激光掃描技術(例如 FastSCAN激光掃描儀，Artec EVA激光掃描儀)雖然能夠高精度的重構作物冠層三維結構形態，不足之處是采集速度較慢。近年來，在地物表型參數分析的基礎上，也提出了空間上高通量的測量方法，如網絡攝像機遠程表型測量方法，雖然實現了農作物表型特征的快速采集，但測量結果誤差波動范圍較大。

三維激光掃描及雷達技術(例如：FARO Focus3D 120型地物激光掃描)，能快速精確地獲取植物冠層點云信息，但獲取三維點云中存在大量的背景冗余信息，需要進行點云篩選等操作才能精確構建冠層三維結構形態，且昂貴的價格進一步限制了該設備廣泛應用。

發明內容

針對植物表型參數測量技術的上述缺陷。本發明實施例提供一種農作物株高的高通量計算方法。

本發明實施例提供一種農作物株高的高通量計算方法，包括：

S1，采集農作物樣本群的彩色圖像、紅外圖像和深度圖像；

S2，將彩色圖像與深度圖像進行圖像配準，構建具有顏色信息的點云圖像；

S3，根據具有顏色信息的點云圖像，提取農作物冠層三維點云；

S4，根據農作物冠層三維點云，提取農作物樣本群中每一農作物對應的冠層圖像，通過高通量計算方法計算每一農作物的株高。

其中，步驟S1中，所述采集群體盆栽農作物樣本的彩色圖像、紅外圖像和深度圖像具體包括：

通過農作物冠層圖像采集設備采集群體盆栽農作物樣本的彩色圖像、紅外圖像和深度圖像；

所述農作物冠層圖像采集設備包括KinectV2相機和鐵架，所述KinectV2 相機通過云臺懸掛部件固定安裝于農作物樣本群上方的鐵架，所述KinectV2 相機包括彩色相機、深度相機和紅外投影機，用于采集農作物樣本群的彩色圖像、紅外圖像和深度圖像。

其中，所述通過農作物冠層圖像采集設備采集群體盆栽農作物樣本的彩色圖像、紅外圖像和深度圖像具體包括：