[發明專利]保護性耕作玉米冠層BRDF模型構建方法及裝置

在審

• 申請號: 202011265438.4
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112419480A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 蘇偉;王新盛;謝茈萱;張穎;陶萬成
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 郭亮

1.一種保護性耕作玉米冠層BRDF模型構建方法，其特征在于，包括：

根據保護性耕作模式下的玉米植株三維點云信息和玉米植株彩色圖片，構建保護性耕作模式下的群體玉米植株三維模型；

根據預設葉片理化性狀參數和預設葉片結構信息，建立玉米葉片輻射傳輸的參數；

基于所述群體玉米植株三維模型和所述玉米葉片輻射傳輸的參數，建立保護性耕作玉米冠層雙向反射分布函數(Bidirectional Reflectance Distribution Function；BRDF)模型。

2.根據權利要求1所述保護性耕作玉米冠層BRDF模型構建方法，其特征在于，所述根據保護性耕作模式下的玉米植株三維點云信息和玉米植株彩色圖片，構建保護性耕作模式下的群體玉米植株三維模型的步驟，具體包括：

通過各個地基激光雷達掃描儀獲取不同寬窄行保護性耕作模式下的多個離散玉米植株三維點云，并根據各個地基激光雷達掃描儀的衛星定位信息，對多個離散玉米植株三維點云進行點云拼接，得到玉米植株三維點云信息；

將所述三維植株三維點云信息和所述玉米植株彩色圖片進行融合，得到三維植株彩色點云；

根據所述三維植株彩色點云構建保護性耕作模式下的群體玉米植株三維模型。

3.根據權利要求2所述保護性耕作玉米冠層BRDF模型構建方法，其特征在于，所述根據所述三維植株彩色點云構建保護性耕作模式下的群體玉米植株三維模型的步驟，具體包括：

對所述三維植株彩色點云通過點云密度進行去燥處理，并根據點云顏色區分地面點云和非地面點云；

利用法線差分法(Difference Of Normal；DON)對所述非地面點云進行分離，得到玉米葉片回波點云和莖稈回波點云；

基于所述玉米葉片回波點云和莖稈回波點云，利用貪婪曲面三角剖分法進行玉米葉片和莖稈的三維建模，并利用B樣條曲線擬合方法進行曲面平滑，得到保護性耕作模式下的群體玉米植株三維模型。

4.根據權利要求1所述保護性耕作玉米冠層BRDF模型構建方法，其特征在于，所述預設葉片理化性狀參數和預設葉片結構信息包括：花青素含量、葉肉結構參數、葉綠素的含量、胡蘿卜素的含量、棕色素含量、等效水厚度和比葉重。

5.根據權利要求4所述保護性耕作玉米冠層BRDF模型構建方法，其特征在于，所述根據預設葉片理化性狀參數和預設葉片結構信息，建立玉米葉片輻射傳輸的參數的步驟，具體包括：

將各個預設葉片理化性狀參數和預設葉片結構信息輸入預設葉片反射率模型，得到各個玉米葉片的反射率和透射率；

根據各個玉米葉片的反射率和透射率建立玉米葉片輻射傳輸的參數。

6.根據權利要求1所述保護性耕作玉米冠層BRDF模型構建方法，其特征在于，所述基于所述群體玉米植株三維模型和所述玉米葉片輻射傳輸的參數，建立保護性耕作玉米冠層BRDF模型的步驟，具體包括：

基于所述群體玉米植株三維模型和所述玉米葉片輻射傳輸的參數，利用離散各向異性輻射傳輸(Discrete Anisotropic Radiative Transfer；DART)模型，模擬在不同寬窄行種植模式下、不同觀測角度上的玉米冠層光譜反射率，以建立保護性耕作玉米冠層BRDF模型。

7.一種保護性耕作玉米冠層BRDF模型構建裝置，其特征在于，包括：

模型構建模塊，用于根據保護性耕作模式下的玉米植株三維點云信息和玉米植株彩色圖片，構建保護性耕作模式下的群體玉米植株三維模型；

參數構建模塊，用于根據預設葉片理化性狀參數和預設葉片結構信息，建立玉米葉片輻射傳輸的參數；

模型建立模塊，用于基于所述群體玉米植株三維模型和所述玉米葉片輻射傳輸的參數，建立保護性耕作玉米冠層雙向反射分布函數(Bidirectional ReflectanceDistribution Function；BRDF)模型。