[發(fā)明專利]一種基于三維激光掃描儀的油茶果樹產(chǎn)量檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011131340.X
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112215184B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伍德林;陳志健;劉路;袁嘉豪;姜山;丁達(dá);江家伍;趙恩龍
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06V20/64
• 分類號: G06V20/64;G06V20/10;G06V10/30;G06V10/762;G06Q10/063;G06T5/00;G06T7/62
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 高寧馨

1.一種基于三維激光掃描儀的油茶果樹產(chǎn)量檢測方法，其特征在于，所述方法具體包括：

步驟S1：通過三維激光掃描儀獲取油茶果樹的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并對所述三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理得到油茶果樹三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)集；

步驟S2：對所述油茶果樹三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)集進(jìn)行分割得到包含樹葉與果實(shí)信息的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)集；

步驟S3：對所述樹葉與果實(shí)信息的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)集進(jìn)行密度統(tǒng)計(jì)，設(shè)定閾值，將葉片濾除，得到N個果實(shí)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)子集，N為正整數(shù)；

步驟S4：根據(jù)所述果實(shí)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)子集計(jì)算出相對應(yīng)的每個果實(shí)的果實(shí)半徑，得到果實(shí)半徑數(shù)組；

步驟S5：根據(jù)果實(shí)半徑與果實(shí)質(zhì)量的關(guān)系模型中的基礎(chǔ)參數(shù)計(jì)算出果實(shí)半徑數(shù)組中的每個果實(shí)半徑對應(yīng)的果實(shí)質(zhì)量，累加計(jì)算出整株果樹的產(chǎn)量；

所述步驟S1具體包括：

S11：通過三維激光掃描儀對帶果狀態(tài)的油茶果樹從不同角度獲取三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并組成果樹三維點(diǎn)云原始數(shù)據(jù)集；

S12：對所述果樹三維點(diǎn)云原始數(shù)據(jù)中點(diǎn)云噪聲點(diǎn)進(jìn)行初步剔除得到所述油茶果樹三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)集；所述步驟S12中噪聲點(diǎn)剔除包括針對噪聲數(shù)據(jù)的不同特點(diǎn)，采取不同的去噪方法，對于大尺度噪聲使用直通濾波器去除，對于小尺度噪聲使用Statistical?outlierremoval濾波器去除；

所述步驟S2具體包括：

S21：由于三維激光掃描儀在掃描過程中，某些樹干被樹葉遮擋導(dǎo)致樹干不連續(xù)，需要人工干預(yù)選取一些樹干的樣本點(diǎn)，從而提高枝葉分離的效果；

S22：對所述果樹三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)集采用kd-tree的半徑搜索算法獲得油茶果樹樹干點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將其剔除獲得包含樹葉與果實(shí)信息的點(diǎn)云數(shù)據(jù)集M；

所述步驟S3具體包括：對所述樹葉與果實(shí)信息的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)集M進(jìn)行分析，利用基于密度的聚類方法對數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行聚類，設(shè)定閾值，基于閾值將屬于同一個果實(shí)的數(shù)據(jù)點(diǎn)劃分到一個子集中，從而將整個數(shù)據(jù)集M分成N個小的果實(shí)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)子集，N即為計(jì)算得到的果實(shí)個數(shù)；

所述步驟S4具體包括：

S41：找到兩個接近最大間隔的點(diǎn)，這對點(diǎn)的空間距離作為初始球體的直徑，包括：快速遍歷一下果實(shí)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)子集所有的點(diǎn)并且找出如下六點(diǎn)：最小X的點(diǎn)，最大X的點(diǎn)；最小Y的點(diǎn)，最大Y的點(diǎn)；最小Z的點(diǎn)，最大Z的點(diǎn)；選擇具有最大跨度的一對點(diǎn)；計(jì)算初始球體，使用這對點(diǎn)的空間距離作為直徑，XYZ為三維坐標(biāo)軸；

S42：將三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)子集的每個點(diǎn)與當(dāng)前球體進(jìn)行比較，如果點(diǎn)在外面，則放大球體，并最終得到果實(shí)半徑，包括：再次遍歷果實(shí)三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)子集所有的點(diǎn)：對于當(dāng)前球體的每個外面的點(diǎn)，將當(dāng)前球體更新為較大的球體，每個新的球體就是舊的球體加上新的點(diǎn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟S5具體包括：

S51：測量樣本果實(shí)的果實(shí)半徑和果實(shí)質(zhì)量，建立果實(shí)半徑與果實(shí)質(zhì)量的關(guān)系模型，獲取基礎(chǔ)參數(shù)；

S52：計(jì)算得到的果實(shí)半徑數(shù)組中取出每個果實(shí)的半徑并計(jì)算得到每個果實(shí)的重量，累加計(jì)算即可得到整株果樹的產(chǎn)量。