[發明專利]一種植物群體三維表型原位獲取方法及裝置

在審

• 申請號: 202010750715.4
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN112036407A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 吳升;郭新宇;溫維亮;王傳宇;王勇健
• 申請（專利權）人: 北京農業信息技術研究中心
• 主分類號: G06K9/34
• 分類號: G06K9/34;G06K9/62;G06K9/40
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 沈軍

1.一種植物群體三維表型原位獲取方法，其特征在于，包括：

S1，獲取植物群體在當前環境中的場景點云；

S2，對所述場景點云進行分割、去噪處理，獲取植物群體點云，對所述植物群體點云進行歐式聚類，提取得到所述植物群體中各個植物的點云；

S3，計算獲取植物群體及相應的各個植物的三維表型。

2.根據權利要求1所述的植物群體三維表型原位獲取方法，其特征在于，S1還包括：在所述植物群體的當前環境中放置標定板，基于獲取的所述標定板的標定板點云，對所述場景點云進行方向矯正和比例矯正，其中，基于所述標定板點云，計算所述標定板點云的平面法向量，基于所述平面法向量對所述場景點云的正方向進行矯正；同時，基于所述標定板點云獲取所述標定板上表面的標定面積，基于所述標定面積與所述標定板上表面的實際面積之比，獲取矯正比例尺，通過所述矯正比例尺對所述場景點云進行比例矯正。

3.根據權利要求1所述的植物群體三維表型原位獲取方法，其特征在于，S1進一步包括：采集所述植物群體的多視角彩色圖像，通過運動恢復結構算法結合多視角立體視覺算法，獲取所述場景點云，所述場景點云中的各點均以空間坐標與三基色共同表征；

相應地，S2中對所述場景點云進行分割、去噪處理，進一步包括：將所述場景點云從RGB顏色空間轉換至HSL顏色空間，提取基于所述HSL顏色空間中場景點云的各點的h分量值；

基于對所述植物群體預設的h分量值置信區間，將所述HSL顏色空間中的場景點云分割為所述植物群體點云與噪聲點云，通過去噪處理，獲取所述植物群體點云。

4.根據權利要求1至3任一所述的植物群體三維表型原位獲取方法，其特征在于，S2還包括：基于對所述場景點云去噪處理所獲取的噪聲點云，對提取得到的各個植物的點云進行一次補償矯正：

基于每個植物的點云，計算每個植物的第一凸包，提取所述第一凸包在豎直方向上的最低點，將所述最低點作為每個植物的基部點；

將所述基部點作為起點，沿豎直方向以第一預設半徑向所述噪聲點云建立包圍盒，提取所述包圍盒中的所述噪聲點云，獲取每個植物的補償點云，將各個植物初始的點云及相應的補償點云相融合，獲取對各個植物一次補償矯正后的點云。

5.根據權利要求4所述的植物群體三維表型原位獲取方法，其特征在于，S2還包括：基于所述噪聲點云，對各個植物一次補償矯正后的點云進行二次補償矯正：

基于各個植物一次補償矯正后的點云，計算每個植物的第二凸包；

將所述第二凸包內的各點作為基點，以第二預設半徑對所述噪聲點云進行搜索，提取搜索點云，將各個植物一次補償矯正后的點云與所述搜索點云相融合，獲取對各個植物二次補償矯正后的點云。

6.一種植物群體三維表型原位獲取裝置，其特征在于，包括：

支架組件，所述支架組件用于架設于植物群體的上側；

場景點云采集裝置，所述場景點云采集裝置安裝于所述支架組件上，用于采集所述植物群體在當前環境中的場景點云；

處理模塊，所述處理模塊通訊連接所述場景點云采集裝置，并執行如權利要求1至5任一所述的植物群體三維表型原位獲取方法，以計算獲取植物群體及相應的各個植物的三維表型。

7.根據權利要求6所述的植物群體三維表型原位獲取裝置，其特征在于，所述場景點云采集裝置包括：旋轉機構，所述旋轉機構以豎直軸向安裝于所述支架組件上；

傳感支架，所述傳感支架連接所述旋轉機構；

圖像采集組件，所述圖像采集組件安裝于所述傳感支架上，所述圖像采集組件通訊連接所述處理模塊。

8.根據權利要求7所述的植物群體三維表型原位獲取裝置，其特征在于，所述支架組件包括多個支撐臂，多個所述支撐臂的一端相連接，另一端用于連接大地，以在支護狀態下圍成空間支護骨架；

相應地，還包括：閉風膜，所述閉風膜呈透明狀，并包覆于所述空間支護骨架的外側。