[發明專利]一種植株三維重建方法、終端及存儲介質

在審

• 申請號: 202210997343.4
• 申請日: 2022-08-19
• 公開（公告）號: CN115375842A
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 彭業萍;許嘯寅;楊明斌
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T5/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 吳志益;溫宏梅

本發明公開了一種植株三維重建方法、終端及存儲介質，方法包括：獲取雙目采集平臺采集的植株多視角圖像，對采集的植株多視角圖像進行預處理；根據視覺三維重建方法將雙目視覺應用于運動恢復結構中，利用處理后的植株多視角圖像重建溫室植株三維點云；分析溫室植株三維點云的噪聲分布規律，融合點云濾波算法對溫室植株三維點云進行濾波處理，得到濾波后的點云模型；根據點云處理技術從濾波后的點云模型中提取目標植株的結構特征參數，以實現目標植株的無接觸測量。本發明通過雙目視覺圖像序列的特征點提取與匹配，構造植株的三維模型，實現植株物理結構參數提取，為植株的生長狀態可視化監測及育種栽培技術提升提供有效依據。

技術領域

本發明涉及計算機視覺技術領域，尤其涉及的是一種植株三維重建方法、終端及存儲介質。

背景技術

農業是國民經濟的基本保障，發展農業科技創新體系，建設智慧農業，是我國加快實現農業現代化的戰略決策。加快發展現代農業，需提高農業育種、栽培、監測和管理等技術水平，實現農業系統的自動化和智能化管理。其中，農業生物育種是培育優良作物品種的重要手段，現已邁入智能設計農業育種4.0時代。植株的培育過程需持續關注培育環境的變化，觀察植株生長狀況，篩選出優質品種的植株，提高成活率和高品質率。在這一過程中，溫度、濕度、光強等環境變量可利用相應的傳感器進行測定且相關應用較為成熟。但在植株的生長狀態監測環節，獲取當前植株的表型性狀信息仍需人工判斷和手動測量的方式，這樣的方法會導致結果易受人為誤差和主觀因素的影響，不僅會給農業科研人員增添工作量，還降低了育種效率。因此在培育栽植過程中引入準確、無損、自動化的生長狀態監測系統對溫室植株栽培具有重要意義。

植株作物信息的快速采集和分析是進行精準農業生產的先決條件和基礎。伴隨著新一代信息技術的發展，使得高精度、自動化提取植株結構特征成為可能，而植株三維重建技術就是實現監測植株生長狀態、獲取植株結構信息的一種重要技術手段。三維重建是將三維目標實體，經過傳感器數據采集與處理、點云配準等處理步驟，轉為計算機可顯示識別的數字形式的一種關鍵技術，同時也是一種信息感知的形式，且所建立的數字模型可被用來處理、分析與輔助決策。該技術在工業、醫療、自動駕駛等諸多領。

目前，基于生長規則、基于三維數字化儀、基于三維激光掃描儀和基于機器視覺的方法是實現植株三維重建的重要手段。其中，基于生長規則的方法是通過分析植株生長過程中枝葉拓撲結構的變化規律來實現植株三維形態的模擬，但由于植株生長的規則比較繁多，因此其仿真效果與實際存在較大偏差?；谌S數字化儀的方法重建精度高，但由于該方法使用的是接觸式測量傳感器，需使用儀器探頭與植株表面接觸，存在損傷植物的危險，并且設備操作流程復雜，不能滿足無損、高效的植株監測需求。基于三維激光掃描儀的方法可利用點云配準技術實現植株三維重建，所使用的傳感器具有采樣頻率高、測距準確的特點，同時帶來了高成本的代價，難以大范圍推廣?；跈C器視覺的方法是指利用相機獲取植株圖像，通過特征提取、立體匹配等方法處理植株圖像實現目標植株的三維重建。所使用的成像傳感器具有成本低、操作靈活等特點，可獲取豐富的植株及環境信息，監測所獲得的數據具有客觀性，能滿足無損、高效的監測需求，因此基于機器視覺的方法得到極大發展和應用。但如何快速有效地獲取植物數據源并實現植物的三維重建，且從數字模型中精確地提取植株表型結構參數，仍是數字化植物和作物育種栽培研究的難點和熱點。

因此，現有技術還有待改進。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術缺陷，本發明提供一種植株三維重建方法、終端及存儲介質，以解決現有的植株三維重建方式精度低和成本高的技術問題。

本發明解決技術問題所采用的技術方案如下：

第一方面，本發明提供一種植株三維重建方法，包括：

獲取雙目采集平臺采集的植株多視角圖像，對采集的植株多視角圖像進行預處理，得到處理后的植株多視角圖像；

根據視覺三維重建方法將雙目視覺應用于運動恢復結構中，利用所述處理后的植株多視角圖像重建溫室植株三維點云；