[发明专利]一种基于轮廓图像的马铃薯三维建模方法

权利要求书

1.一种基于轮廓图像的马铃薯三维建模方法，其特征在于：

1)拍摄同一马铃薯以长轴为轴线旋转下旋转角度间隔90°的两幅图像；

2)对两幅图像均采用相同方式处理获得图像中马铃薯对象上的特征点组，同时获得特征点的实际物理坐标；

所述步骤2)具体为：

2.1)针对两幅图像均采用采用Matlab软件中minboundrect函数获取两幅图像中马铃薯对象的最小外接矩，将最小外接矩进行旋转使得最小外接矩的长边与x轴平行；

2.2)对马铃薯图像进行平滑处理后再采用canny算子处理获得带有轮廓曲线的轮廓图像；

2.3)对两幅轮廓图像的每条轮廓曲线采用角点检测算法检测出轮廓曲线上局部曲率最大的点，将其作为轮廓图像的候选点组成候选点集合；

2.4)针对两幅图像，均以相同的特殊筛选方式从候选点集合中选择获得特征点，组成各自的特征点集合；

所述2.4)具体为：

2.4.1)将第i个候选点表示为P_i(x_i,y_i)，i＝1,2,3…n，n为候选点个数；

2.4.2)针对每个集合，分别以每一个候选点作为初始点P₀(x₀,y₀)，遍历除自身以外的其他候选点，判断其他每个候选点与初始点的相对距离，若同时满足条件|x₀-x_i|20pixels和|y₀-y_i|100pixels，则认为候选点与初始点距离太近，删除此候选点；

2.4.3)两幅图像的筛选结果分别组成两个初步候选点集合A₁和A₂；

2.4.4)上下平移两幅图像中其中一幅图像的轮廓曲线，使两幅图像的轮廓曲线中最上面的上顶点的x坐标值相同，并按平移量获得变换后的初步候选点集合，将变换后的初步候选点集合和另一保持不变的初步候选点集合合并为同一集合，然后按照步骤2.4.2)相同方式进行再次筛选，得到中间集合B；

2.4.5)以中间集合B中所有候选点的x轴坐标值在轮廓图像中分别作各自的直线X＝x_j，j＝1,2,3…，求取各直线与两条轮廓曲线的交点坐标，将两幅图像的交点坐标分别组成初步特征点集合C₁和C₂；每条直线与两条轮廓曲线相交各有两个交点，共计四个交点，以这四个交点作为特征点组；

2.4.6)针对初步特征点集合C₁和C₂按照步骤2.4.2)相同方式进行再次筛选，得到特征点集合C₁’和C₂’，特征点集合中包括有多组特征点组；

2.5)建立平移坐标系：以轮廓曲线最上面的轮廓点和最下面的轮廓点分别作为上顶点和下顶点，以上顶点作为平移坐标系的原点，以图像的纵方向为x轴，以图像横方向为y轴；

将下顶点和所有特征点在初始坐标系下的坐标变换到平移坐标系下的坐标，获得平移坐标系下的上下顶点和所有特征点的图像坐标；

2.6)根据相机的像素尺寸计算得到马铃薯的轮廓曲线的上下顶点和所有特征点的实际物理坐标；

3)创建水平基准面；

4)在各个水平基准面上输入特征点组的四个特征点的实际物理坐标，对每个特征点组的四个特征点进行连接形成第一方向特征曲线，每条第一方向特征曲线对应一个特征点组；

5)以已建立好的第一方向特征曲线为基准，将沿同一垂直于水平基准面方向上的各个特征点进行连接形成第二方向特征曲线，构成马铃薯三维模型的外形骨架；

6)选取所有第一方向特征曲线和第二方向特征曲线创建闭合曲面，最后针对闭合曲面进行实体化操作得到马铃薯的三维实体模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于轮廓图像的马铃薯三维建模方法，其特征在于：所述步骤1)中，以图像的左上角点作为原点、以图像的纵方向为x轴、以图像横方向为y轴建立初始坐标系。

3.根据权利要求1所述的一种基于轮廓图像的马铃薯三维建模方法，其特征在于：所述步骤3)具体为：根据特征点组沿x轴方向的坐标值的数量在建模软件中创建同等数目且相平行的多个水平基准面，多个水平基准面的高度位置和各特征点组沿x轴方向的各个坐标值相吻合。