[發明專利]一種基于LIDAR溫室植物冠層結構識別方法

在審

• 申請號: 202110493489.0
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113128462A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 楊會民;喻晨;陳毅飛;張麗;劉旋峰;牛長河;周欣;王學農;蔣永新
• 申請（專利權）人: 新疆農業科學院農業機械化研究所
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/32;G06K9/62
• 代理公司: 重慶百潤洪知識產權代理有限公司 50219
• 代理人: 陳萬江

本發明涉及植物冠層結構識別方法，具體為一種基于LIDAR溫室植物冠層結構識別方法；包括如下步驟：步驟1、無人機攜雷達掃描溫室內植株群體的生長狀況；步驟2、構建溫室內植株群體的三維模型；步驟3、生成番茄植株群分布及高度信息的基準圖；步驟4、提取最高番茄植株的冠層頂點(最高點)；步驟5、構建最高番茄植株的主莖三維圖；步驟6、構建最高番茄植株的支莖三維圖；步驟7、獲取最高番茄植株的冠形輪廓；步驟8、獲取番茄植株冠形邊界識別結果；步驟9、結合冠層頂點與冠形邊界識別結果，基于伸縮圓與冠高比的冠形體積計算方法生成單體冠形體積分布圖。

技術領域

本發明涉及植物冠層結構識別方法，具體為一種基于LIDAR溫室植物冠層結構識別方法。

背景技術

遙感作為新型對地觀測技術，具有大面積同步覆蓋、實時連續、經濟有效等優點。高分辨率遙感與激光雷達等多源遙感數據為空間探測提供了新的視角和研究方向。其中，LiDAR擁有的全自動、高精度立體掃描技術，使快速直接獲取地形表面模型成為可能，尤其適合植被等具備三維空間結構且立體形態不規則的信息獲取，正逐步成為推動城市綠地研究向立體拓展的重要載體。

目前，國內外基于LiDAR的植被研究多以單體植被信息提取為主，融合多源數據，但在溫室植被三維立體信息提取基礎上研究較少，傳統的外圍掃描無法提取溫室內部的植物生長狀況，因此嘗試建立一套基于LIDAR的溫室植物冠層結構識別方法，用以為溫室內番茄種植過程中冠層結構信息提供技術參考。

發明內容

本發明的目的在于針對上述的不足，提供一種用以檢測溫室內番茄成長過程中冠層結構生長狀況的基于LIDAR溫室植物冠層結構識別方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種基于LIDAR溫室植物冠層結構識別方法，包括如下步驟：S01、裝有雷達的無人機沿番茄植株的種植方向飛行，通過雷達對溫室內植株群體的生長狀況進行掃描，并將掃描結果發送到控制器；

S02、控制器根據雷達的掃描結果云數據構建溫室內植株群體的三維模型；

S03、分析處理器自動濾除植株群體三維模型中非番茄植株的植被信息，獲得包含僅番茄植株群分布及高度信息的基準圖；

S04、所述分析處理器從所述基準圖中提取最高番茄植株的冠層頂點(最高點)；

S05、在最高番茄植株的冠層頂點與基準圖的基礎之上，構建最高番茄植株的主莖三維圖；

S06、根據主莖三維圖與基準圖構建最高番茄植株的支莖三維圖；

SO7、根據主莖三維圖、基準圖與支莖三維圖構建最高番茄植株的葉片，從而獲取最高番茄植株的冠形輪廓；

S08、根據最高番茄植株的冠形輪廓分離單體植株并確定各自冠形輪廓的邊界位置，得到番茄植株冠形邊界識別結果；

S09、結合冠層頂點與冠形邊界識別結果，基于伸縮圓與冠高比的冠形體積計算方法生成單體冠形體積分布圖；具體方法為：a.在冠形邊界識別結果的基礎上，利用伸縮圓算法獲得橢球體形結構的長半軸與短半軸參數；b.結合冠層頂點檢測結果的高度信息，通過冠高比概念計算得到極半徑參數；c.經由橢球體積計算公式最終獲得番茄植株體積的估算量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標記標識。附圖中，各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。

圖1為一種基于LIDAR溫室植物冠層結構識別方法的方法步驟圖。

具體實施方式