[發明專利]一種植株高度測量方法

有效

• 申請號: 202110832121.2
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113554691B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 程曼;劉亞東;袁洪波;周猛祥;范才虎;王起帆
• 申請（專利權）人: 河北農業大學
• 主分類號: G06T7/62
• 分類號: G06T7/62;G06T7/80;G06T15/00;G01B11/02
• 代理公司: 北京圣州專利代理事務所(普通合伙) 11818
• 代理人: 劉巖

本發明公開了一種植株高度測量方法，步驟如下：S1、對彩色相機和深度相機進行內部參數標定；S2、根據相機獲取RGB圖像和深度數據，得到彩色三維點云；S3、提取特定范圍內的點云數據，減少背景對于數據分析的負面影響；S4、對點云數據進行濾波，找到感興趣區域(ROI)；S5、計算株高。本發明采用上述的一種植株高度測量方法，便于對植物株高進行快速測量，工作效率高。

技術領域

本發明涉及農作物種植和農作物育種領域，特別是植物株高的測量方面，尤其是涉及一種植株高度測量方法。

背景技術

株高能夠反映農作物的長勢及營養狀況，是作物育種研究和栽培管理的重要參考指標。通過對株高的測量，可以為育種人員培育優良品種提供參考數據，從而加速育種進程。此外，農業生產人員可以根據株高實時掌握農作物的生長狀況，并據此制定合理的營養及管理方案，保證作物健康生長。

目前，對于植株高度的測量主要采用兩種方法：人工測量法和自動測量法。人工測量法，是指直接通過人工或在輔助夾緊裝置的協助下對株高進行測量，測量工具大多數采用卷尺和刻度尺，這種方法費時費力，而且需要人工手動記錄數據，數據精確度低且后期數據處理過程繁瑣。

自動測量法，一般利用激光掃描技術和立體視覺技術對株高進行測量。立體視覺技術通常利用相機在不同視點上對目標進行拍攝，然后兩幅或多福圖像提高的信息重構目標的三維結構，在此基礎上進行高度的計算；激光掃描可以通過激光雷達等設備對目標進行掃描，然后利用TOF(飛行時間)原理計算雷達到目標物體的距離，再結合激光雷達到地面的距離，計算出目標的高度。采用立體視覺計算進行三維重建和高度測量時，往往易受到光照等環境因素的影響，導致測量精度變低；采用常規激光掃描對植株進行三維建模，雖然能較好地克服光照等的影響，但是處理數據時需要大量的人工交互與數據冗余，且常見的激光掃描設備價格較高。

綜上所述，一種用于室內育種研究的非接觸式、方便快速又造價低廉的植株高度測量系統和方法非常必要。

發明內容

本發明的目的是提供一種植株高度測量方法，便于對植物株高進行快速測量，工作效率高。

為實現上述目的，本發明提供了一種植株高度測量方法，步驟如下：

S1、對彩色相機和深度相機進行內部參數標定；

S2、根據相機獲取RGB圖像和深度數據，得到彩色三維點云；

S3、提取特定范圍內的點云數據，減少背景對于數據分析的負面影響；

S4、對點云數據進行濾波，找到感興趣區域(ROI)；

S5、計算株高。

優選的，步驟S1中，標定彩色相機的內部參數矩陣H_rgb、深度相機的內部參數矩陣H_ir、旋轉矩陣R和平移向量T，方法如下：

(1)固定好KinectV2相機和棋盤格標定板位置，利用KinectV2相機紅外攝像頭采集紅外信息、彩色攝像頭獲取彩色信息，標定圖片需要使用標定板在不同位置、不同角度、不同姿態下拍攝圖像；

(2)利用Camera Calibration軟件包在matlab軟件中對紅外圖像和彩色圖像進行標定處理；

(3)分別將紅外圖像和彩色圖像導入matlab中，Camera Calibration可以得出每幅圖像的標定誤差和圖像的平均標定誤差，平均標定誤差需要控制在0.15以下，如果平均標定誤差大于0.15，則從標定誤差最大的圖像開始，按照標定誤差的降序依次將圖像刪除，直到平均標定誤差小于0.15；

(4)當平均標定誤差小于0.15時，Camera Calibration得到的RGB相機內部參數矩陣H_rgb、深度相機的內部參數矩陣H_ir、旋轉矩陣R和平移向量T即為有效參數。