[發(fā)明專利]基于SFM點(diǎn)云深度的盆栽玉米雜草快速去除方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910094708.0
• 申請(qǐng)日: 2019-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN109859099A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁秀英;周風(fēng)燃;楊萬能;陳歡;盧少志;王康;吳迪;張?zhí)旌?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T3/00
• 分類號(hào): G06T3/00;G06T7/194;G06T7/593;G06T17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于SFM點(diǎn)云深度的盆栽玉米雜草快速去除方法，其特征在于，包括：

步驟A，將獲取的盆栽玉米的二維頂視圖像導(dǎo)入到VisualSFM軟件中，重建出玉米植株的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

步驟B，將重建出來的玉米點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行體素柵格下采樣，統(tǒng)計(jì)學(xué)去噪，坐標(biāo)變換和尺度校正等預(yù)處理，以便于后續(xù)三維點(diǎn)云的處理；

步驟C，基于三維深度的算法對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行雜草快速分割并去除；

步驟D，將分割后的去草三維玉米點(diǎn)云往地面進(jìn)行投影，獲得二維圖片。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SFM點(diǎn)云深度的盆栽玉米雜草快速去除方法，其特征在于，所述步驟B中玉米三維點(diǎn)云的預(yù)處理，具體流程包括4個(gè)步驟：

(1)用PCL中的VoxelGrid類對(duì)重建出來的玉米點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行下采樣，下采樣的原理是用體素的質(zhì)心來代表體素中的所有點(diǎn)，下采樣的體素大小為0.035m；

(2)用PCL中的統(tǒng)計(jì)學(xué)濾波來進(jìn)行三維點(diǎn)云的噪聲點(diǎn)去除，統(tǒng)計(jì)學(xué)濾波的原理是算出每個(gè)點(diǎn)到它所有領(lǐng)域的距離，假設(shè)結(jié)果服從高斯分布，把點(diǎn)的距離不在設(shè)定均值和標(biāo)準(zhǔn)差區(qū)間的點(diǎn)視為噪聲點(diǎn)進(jìn)行去除。

(3)將重建出來的原始三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入到CloudCompare軟件進(jìn)行相應(yīng)的平移和旋轉(zhuǎn)變換，變換之后的玉米點(diǎn)云數(shù)據(jù)的株高生長的方向?yàn)閆軸的正方向，地面為oxy平面。

(4)由于重建出來的玉米點(diǎn)云植株與真實(shí)玉米植株不一樣大，往往存在一個(gè)確定的比例關(guān)系，故需進(jìn)行相關(guān)的尺度校正處理，校正的參照物為種植玉米植株的盆子，校正比例見公式(1)：

式中，s-校正比例，d_real-種植玉米植株盆子的實(shí)際高度為19.2cm，d_{reconstructed}-種植玉米植株盆子的三維重建高度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SFM點(diǎn)云深度的盆栽玉米雜草快速去除方法，其特征在于，所述步驟C的基于三維深度的算法去除雜草的具體流程為，首先遍歷整個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，設(shè)置深度閾值，該算法的深度閾值為種植玉米植株盆子的實(shí)際高度19.2cm，當(dāng)點(diǎn)云的Z坐標(biāo)值大于該深度閾值時(shí)，就默認(rèn)該點(diǎn)云為非雜草點(diǎn)云，直到整個(gè)點(diǎn)云數(shù)據(jù)被遍歷完才退出循環(huán)，最后保存非雜草點(diǎn)云從而達(dá)到去除雜草的功能。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SFM點(diǎn)云深度的盆栽玉米雜草快速去除方法，該方法能克服目標(biāo)植株與其它背景因顏色差別不大或者有連通的傳統(tǒng)圖像處理方法不好分割或者分割效果不好的缺點(diǎn)，可推廣運(yùn)用于所有具有深度差異的前景與背景的分割。