[发明专利]一种作物单根可变形建模方法

权利要求书

1.一种作物单根可变形建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将单根平板扫描图像进行图像预处理，得到单根骨架图像;

S2、将所述单根骨架图像进行图像分割;

S3、将分割完成的图像进行单根参数提取;

S4、依据提取的单根参数进行单根可变形建模。

2.如权利要求1所述的一种作物单根可变形建模方法，其特征在于，步骤S1中单根平板扫描图像为彩色图像，所述预处理包括以下步骤：分离所述彩色图像中的蓝色通道，将蓝色通道的图像作为目标图像，将所述目标图像进行二值化处理，对二值化处理后的图像进行孤岛删除，将孤岛删除后的图像进行细化，得到单根骨架图像。

3.如权利要求1所述的一种作物单根可变形建模方法，其特征在于，步骤S2中包含步骤：指定所述单根骨架图像中主根的起点与终点，根据所述起点到终点的最短路径法进行单根骨架图像中主根的分割，所述分割的图像的像素区域包含主根区域、多个分枝根区域和无根区域。

4.如权利要求3所述的一种作物单根可变形建模方法，其特征在于，单根骨架图像上除无根区以外的像素点分为末端点、分枝点和一般点；末端点包括起点和终点，分支点为生长出分枝根的点，一般点为分枝点与末端点之外的所有点；单根骨架图像中沿分枝点拓展的像素区域即为主根上的分枝根，所述分枝根以主根上的分枝点作为其起点，距离其像素连通距离最远的末端点为终点。

5.如权利要求1所述的一种作物单根可变形建模方法，其特征在于，步骤S3中提取的单根参数包括主根长、各分枝根在主根上的分枝点、各分枝根与主根分枝点的夹角及各根的初始粗度。

6.如权利要求5所述的一种作物单根可变形建模方法，其特征在于，主根长由单根骨架图像分割的主根像素长度确定；各分枝根在主根上的分枝点由该分枝点到主根起点的像素距离和主根长的比值确定；各分枝根与主根分枝点的夹角直接在单根骨架图像中提取；各根的初始粗度由细化前的单根平板扫描图像中提取。

7.如权利要求5所述的一种作物单根可变形建模方法，其特征在于，步骤S4中单根可变形建模包含以下步骤：

S41、将主根与各分枝根按位置信息与实际比例，通过保持二维像素空间的二维坐标不变，增加具有连续性的一维度坐标的方式，转化为具有三维坐标的几何模型；

S42、根据所述三维坐标的几何模型，分枝根和次级分枝根按随机生成的相对于主根的方位角，在其对应生长点按照对应的夹角在主根模型上建模，生成单根的三维模型。

8.如权利要求7所述的一种作物单根可变形建模方法，其特征在于，步骤S4中单根可变形建模可产生几何形变，产生的几何形变包括：保持主根的长度和直径不变的情况下形态发生的形变；保持各分枝根在主根上的生长点的不变的情况下分枝根与主根夹角发生的形变，以及分枝根相对主根方位角发生的形变；保持分枝根自身长度与直径不变的情况下形态发生的形变。