[發明專利]一種基于植株群體點云的株高提取方法及系統

有效

• 申請號: 202310282215.6
• 申請日: 2023-03-22
• 公開（公告）號: CN115995010B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 陳盛德;陳樂君;蘭玉彬;陳一鋼;徐小杰;胡詩云;劉俊宇;郭健洲
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G06V10/75
• 分類號: G06V10/75;G06T17/00;G06V10/20;G06V10/25;G06V10/26;G06V20/64;G01B11/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 高棋

本發明涉及三維點云信息處理技術領域，提出一種基于植株群體點云的株高提取方法及系統，其中包括：采集植株在不同角度的圖像序列；對所述圖像序列通過運動恢復結構算法和多立體視覺算法進行三維點云重建，得到植株三維稠密點云模型；提取所述植株三維稠密點云模型中的水平感興趣區域；對水平感興趣區域進行地面分割，得到作物三維點云和地面三維點云；對所述作物三維點云進行預處理后，對其進行點云分割，確定作物單株所在的點云信息；根據作物單株所在的點云信息，對作物單株進行株高提取，得到株高測量結果。本發明將圖像遙感技術與基于多視角幾何三維重建相結合，基于柱體空間近似算法分割算法實現對田間尺度下的植株群體株高的提取測量。

技術領域

本發明涉及三維點云信息處理技術領域，更具體地，涉及一種基于植株群體點云的株高提取方法及系統。

背景技術

智慧農業己經成為我國農業發展的一個重要趨勢。智慧農業不但可以將農業作物數字化，而且還能夠為科研者提供方便的交互性操作與觀察等，對于推動農業發展有著巨大的作用。在作物選育和田間生產管理過程中，作物表型是必不可少的信息。作物的表型特征不僅可以直接反映其產量，在優勢品種的篩選中起到重要作用，而且可以指導田間管理，如施肥灌溉、殺蟲除草等。但傳統測量通常是基于大量人工測量的方法，對地塊采樣使用標尺進行估計，耗費大量人力，而且屬于勞動密集型的，吞吐量低，在采樣、標尺調整、讀數和記錄數據方面容易出錯。會阻礙作物基因型研究的進程，造成育種程序中的瓶頸。株高參數作為表征作物表型信息的最重要指標之一，不僅體現了作物的長勢、活力，并且對于作物品種選育、預測產量有著非常重要的意義。

目前有提出結合三維點云進行植株高度測量的技術，通過提取特定范圍內的點云數據，找到感興趣區域并計算株高。然而該方法在確認感興趣區域時僅經過顏色濾波，將保留下的點的集合作為感興趣區域，僅由此確認的感興趣區域存在一定誤差，進而影響株高計算結果的準確率。

發明內容

本發明為克服上述現有技術所述的株高測量方法中存在測量結果準確率低、存在一定局限性的缺陷，提供一種基于植株群體點云的株高提取方法及系統。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種基于植株群體點云的株高提取方法，包括以下步驟：

S1、采集植株在不同角度的圖像序列；

S2、對所述圖像序列通過運動恢復結構算法和多視圖立體視覺算法進行三維點云重建，得到植株三維稠密點云模型；

S3、提取所述植株三維稠密點云模型中的水平感興趣區域；

S4、對水平感興趣區域進行地面分割，得到作物三維點云和地面三維點云；

S5、對所述作物三維點云進行預處理后，對其進行點云分割，確定作物單株所在的點云信息；

S6、根據作物單株所在的點云信息，對作物單株進行株高提取，得到株高測量結果。

進一步地，本發明還提出一種基于植株群體點云的株高提取系統，應用本發明提出的株高提取方法。其中包括：

圖像采集模塊，用于采集植株在不同角度的圖像序列；

三維點云重建模塊，用于對所述圖像序列通過運動恢復結構算法和多視圖立體視覺算法進行三維點云重建，得到植株三維稠密點云模型；

感興趣區域提取模塊，用于提取所述植株三維稠密點云模型中的水平感興趣區域；

地面分割模塊，用于對水平感興趣區域進行地面分割，得到作物三維點云和地面三維點云；

作物單株提取模塊，用于對所述作物三維點云進行預處理后，對其進行點云分割，確定作物單株所在的點云信息；

株高提取模塊，用于根據作物單株所在的點云信息，對作物單株進行株高提取，得到株高測量結果。