[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

本發明實施例提供一種植物群體三維表型原位獲取方法及裝置，該植物群體三維表型原位獲取方法包括：S1，獲取植物群體在當前環境中的場景點云；S2，對場景點云進行分割、去噪處理，獲取植物群體點云，對植物群體點云進行歐式聚類，提取得到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；本發明在對植物群體原位測量的基礎上，通過三維點云分割處理的方式來獲取三維表型，不僅操作便捷，避免了人工破壞性采樣，而且自動化程度高，可快速準確地獲取植物群體及其相應的各個植物的三維表型，為科研人員開展大規模樣本實驗提供理論支持。

技術領域

本發明涉及植物表型采集技術領域，尤其涉及一種植物群體三維表型原位獲取方法及裝置。

背景技術

植物表型是受基因和環境因素決定或影響的，反映植物結構及組成、植物生長發育過程及結果的全部物理、生理、生化特征和性狀。基于獲取的植物表型數據，可以此作為構建田間植物表型大數據的主要數據來源，為作物數字育種、數字栽培和農業生產智能化管理研究與應用提供基礎數據支撐服務。

植物表型的監測和分析手段逐漸向綜合化、規模化、多尺度和高通量的方向發展。基于多視角重建技術，即運動恢復結構法(SFM)算法與多視角立體視覺(MVS)算法相結合的圖像三維重建方法，能夠通過拍攝重建對象，生成與對象物體相應的致密的三維點云數據，精度等級達到毫米級別，從而達到獲取植物三維表型數據的目的。

目前，基于多視角重建技術，已經成功地在室內或密閉空間內進行單株植物的三維表型數據獲取，并沒有關于對植物群體三維表型進行原位獲取的相關介紹。在現有的專利文獻中，提出了一種基于三維點云輪廓分維值的植物識別分類方法，該方法使用三維激光掃描儀快速高效地獲取被測物體表面的三維信息，通過閔可夫斯基維數法計算植物輪廓點云數據的分維值，然后，利用植物三維點云輪廓分維值，區分植物種類，以實現對植物的識別分類。然而，該方法只是基于不同類型植物的輪廓特征，實現對植株的識別。在實際應用中，往往需要獲取室外植物群體中每株植物的表型，但是，現有的在室內獲取單一植株的三維表型時，必須要進行樣本采樣，這會對采樣植物造成人工破壞。與此同時，由于受到室外的光線、風速、背景色等環境因素的影響及多植株相互間的干擾，在現有的數據處理中，也沒有提供相應的方式，以將植物群體及其相應的每株植物從其環境因素中分割出來，從而也就無法原位獲取室外植物群體及其相應的各個植物的三維表型。

發明內容

本發明實施例提供一種植物群體三維表型原位獲取方法及裝置，用以解決當前只能在室內獲取單一植株的三維表型，無法原位獲取室外植物群體及其相應的各個植物的三維表型的問題。

本發明實施例提供一種植物群體三維表型原位獲取方法，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。

根據本發明一個實施例的植物群體三維表型原位獲取方法，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。