[发明专利]一种基于图像和扫描数据的植株三维重建方法

权利要求书

1.一种基于图像和扫描数据的植株三维重建方法，其特征在于，包括：

步骤S100，对植株图像进行三维植株骨架提取；

步骤S200，对植株的器官进行器官三维点云获取、器官特征参数提取和器官模板构建；

步骤S300，根据提取的器官特征参数，使用已经构建的器官模板在所述的三维植株骨架上进行组装，完成植株的三维重建。

2.根据权利要求1所述的植株三维重建方法，其特征在于，所述步骤S100还包括：

步骤S110，使用至少两台照相机对植株进行图像获取；

步骤S120，对获取的植株图像提取植株骨架；

步骤S130，将所述植株骨架的植株器官进行分割、提取；

步骤S140，计算所述植株骨架的三维坐标。

3.根据权利要求2所述的植株三维重建方法，其特征在于，所述步骤S110包括前期处理：滤波去噪、直方图均衡化、背景去除、二值化。

4.根据权利要求2所述的植株三维重建方法，其特征在于，所述步骤S130还包括植株骨架的雄穗器官提取：

以固定大小的窗口搜索植株骨架的图像，如果植株骨架在窗口内的部分的像素分布均匀度值比预先设定的标准值高，则认定植株骨架在该窗口内的部分为雄穗器官；否则，不作处理。

5.根据权利要求4所述的植株三维重建方法，其特征在于，所述步骤S130还包括植株骨架的节器官提取：

以固定大小的窗口搜索植株骨架的图像，当植株骨架出现分支时，如果窗口内植株骨架的分支部分的长宽比比预先设定的标准值高，则认定该窗口内植株骨架的分支部分为叶片器官；如果窗口内植株骨架的分支部分的长宽比比预先设定的标准值低，则认定该窗口内植株骨架的分支部分为雌穗器官。

6.根据权利要求5所述的植株三维重建方法，其特征在于，所述步骤S130还包括植株骨架的节间器官提取：定义茎秆上与叶片相连的部分为节器官，去除节器官后，在茎秆上剩余的部分为节间器官。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的植株三维重建方法，其特征在于，所述步骤S200还包括：

步骤S210，使用三维扫描仪对植株以节为单位进行三维扫描，获得植株的器官三维点云数据；

步骤S220，对扫描得到的植株的器官三维点云数据进行器官特征提取；

步骤S230，基于所述的三维点云数据和三维点云数据的器官特征生成植株的器官网格模板；

步骤S240，对所述器官网格模板进行标准化计算。

8.根据权利要求7所述的植株三维重建方法，其特征在于，所述步骤S220还包括：采用点云收缩方法提取叶脉曲线、茎秆中心线、雌穗轴线作为植株的器官特征。

9.根据权利要8所述的植株三维重建方法，其特征在于，所述步骤S300还包括：

步骤S310，根据所述步骤S100得到的植株骨架，对植株的株型特征参数进行提取；

步骤S320，对所述的株型参数进行标准化，使其符合植株整体的特征参数；

步骤S330，以所述株型特征参数为参照，对植株的器官模板进行选取；

步骤S340，把选取得到的植株器官模板组装到植株骨架上。

10.根据权利要求9所述的植株三维重建方法，其特征在于，所述步骤S310还包括：对植株的叶脉曲线、茎秆中心轴线、茎秆中心轴线的株型特征参数进行提取，其中叶脉曲线的特征参数包括叶片基点、叶长的1/3点、叶片最高点和叶尖点；茎秆中心轴线包括茎秆轴线上下两端点；雌穗轴线包括雌穗的上下两端点。