[发明专利]一种玉米果穗三维信息检测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域，尤其涉及一种玉米果穗三维信息检测方法与系统。

背景技术

玉米果穗考种是玉米作物遗传育种过程中一个重要的环节，对于玉米生产、科研中有着重要的意义。玉米果穗几何形态为空间旋转体类，一幅图像不能记录全部信息。果穗的部分表型参数，如：穗行数、行粒数、秃尖等需要采集360度图像才能准确计算出来，因此需要在三维模式下进行表型参数测量。

从不同的两个视角采集的两幅图像，由于视角不同，空间中同一个点在两幅图像中会有视差。根据这个视差，利用相似三角形的原理，便可以唯一确定空间中点的坐标，从而得出更多信息，还原三维场景。现有的双目视觉测量解决的是两个平视拓扑结构摄像机的问题，并不适用于检测玉米果穗的三维信息。

一种玉米果穗性状检测装置(CN103004322B)利用辊筒获取果穗的全角度信息，然而采集全角度信息所耗时间较长。基于立体视觉的玉米果穗外在形态记录与测量装置(CN202160400U)设计成本较高，采集速度较慢，无法满足高通量测量的实际需求。使用图像序列生成玉米果穗全景图的方法(CN101853524A)，使用固定位置的数码相机对玉米果穗间隔一定角度拍摄图像序列，对图像序列操作生成全景图，但采集及处理时间较长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的玉米果穗三维信息的检测方法采集及处理速度慢。

为解决上述技术问题，本发明一方面提出了一种玉米果穗三维表型检测方法，该玉米果穗三维表型检测方法包括：

S1：标定三台摄像机之间的空间位置关系；

S2：获取玉米果穗轮廓；

S3：利用所述三台摄像机采集玉米果穗三幅不同角度的图像，利用所述三台摄像机之间的空间位置关系构建正三角测量模型；

S4：根据所述正三角测量模型获得所述玉米果穗中心轴的中心点及任意四分点的深度信息，根据所述玉米果穗轮廓及所述玉米果穗中心轴的中心点及任意四分点的深度信息获取玉米果穗在三台摄像机坐标系中的位置信息；

S5：根据所述玉米果穗在三台摄像机坐标系中的位置信息获取所述玉米果穗三幅不同角度的图像的重叠区域，去除所述重叠区域，获得三个不同角度的玉米果穗的三维表型信息；

其中，所述三台摄像机之间的空间位置关系为两两摄像机之间的平移矩阵和旋转矩阵；

所述三台摄像机处于相同水平面，且互成120度角。

可选地，所述标定三台摄像机之间的空间位置关系，包括：

S11：对三台摄像机利用张正友标定法获取所述三台摄像机各自的内参矩阵和外参矩阵；

S12：根据所述三台摄像机各自的内参矩阵和外参矩阵获取两两摄像机之间的平移矩阵和旋转矩阵，得到三台摄像机之间的空间位置关系。

可选地，所述得到三台摄像机之间的空间位置关系，包括：

S121：根据所述三台摄像机各自的内部参数矩阵和外部参数矩阵，将指定点的物理坐标映射到任意两台摄像机坐标系中；

S122：获取指定点在所述两台摄像机坐标系下的变换公式；

S123：根据所述变换公式获取所述两台摄像机之间的平移矩阵和旋转矩阵；

S124：根据任意两台摄像机之间的平移矩阵和转换矩阵获取三台摄像机之间的空间位置关系。

可选地，所述获取玉米果穗轮廓之后，还包括：

去除所述玉米果穗轮廓图像的背景噪点，填充所述玉米果穗轮廓内的孔洞。

可选地，所述构建正三角测量模型包括：

S31：从三台摄像机中任意选取两台摄像机，联立指定点在第一摄像机坐标系的投影点与所述第一摄像机坐标系的原点的连线方程和指定点在第二摄像机坐标系投影点与所述第二摄像机坐标系的原点的连线的方程