[发明专利]一种农作物株高的高通量计算方法

权利要求书

1.一种农作物株高的高通量计算方法，其特征在于，包括：

S1，采集农作物样本群的彩色图像、红外图像和深度图像；

S2，将彩色图像与深度图像进行图像配准，构建具有颜色信息的点云图像；

S3，根据具有颜色信息的点云图像，提取农作物冠层三维点云；

S4，根据农作物冠层三维点云，提取农作物样本群中每一农作物对应的冠层图像，通过高通量计算方法计算每一农作物的株高；

所述通过高通量计算方法计算每一农作物的株高具体包括：

测量Kinect相机距离地面的高度H，确定KinectV2相机发射点C的坐标；

根据单盆农作物对应的区域范围，确定农作物冠层顶点A的三维坐标；

根据点A和点C的坐标，计算点C与点A之间的距离S1；

获取相邻两农作物植株中心点投影到地面的距离d，点C与点A连线与地面的水平夹角θ为其中，n为点A对应的农作物植株与点C的投影点对应的农作物植株之间放置的农作物植株的数目；

计算KinectV2发射点C距离农作物冠层顶点A的距离ha1；

测量KinectV2相机距离地面的高度H，测量盛放农作物的盆的盆高hp，根据KinectV2相机距离地面的高度H、盆高hp、KinectV2发射点C距离农作物冠层顶点A的距离ha1，获得农作物株高的计算值h＝H-ha1-hp。

2.根据权利要求1所述的农作物株高的高通量计算方法，其特征在于，步骤S1中，所述采集群体盆栽农作物样本的彩色图像、红外图像和深度图像具体包括：

通过农作物冠层图像采集设备采集群体盆栽农作物样本的彩色图像、红外图像和深度图像；

所述农作物冠层图像采集设备包括KinectV2相机和铁架，所述KinectV2相机通过云台悬挂部件固定安装于农作物样本群上方的铁架，所述KinectV2相机包括彩色相机、深度相机和红外投影机，用于采集农作物样本群的彩色图像、红外图像和深度图像。

3.根据权利要求2所述的农作物株高的高通量计算方法，其特征在于，所述通过农作物冠层图像采集设备采集群体盆栽农作物样本的彩色图像、红外图像和深度图像具体包括：

通过KinectV2相机采集农作物样本群发芽期、出枝期、开花期、结痂期和鼓粒期的彩色图像、红外图像和深度图像。

4.根据权利要求2所述的农作物株高的高通量计算方法，其特征在于，所述农作物冠层图像采集设备还包括计算机，所述计算机通过套接部件和KinectV2相机连接。

5.根据权利要求2所述的农作物株高的高通量计算方法，其特征在于，步骤S2中，所述将彩色图像与深度图像进行图像配准具体包括：

获取农作物样本群的棋盘格彩色图像和深度图像，利用MATLAB标定工具箱，对彩色相机和深度相机进行标定；

根据标定结果，将彩色相机坐标系映射到深度相机坐标系下。

6.根据权利要求5所述的农作物株高的高通量计算方法，其特征在于，步骤S2中，所述构建具有颜色信息的点云图像具体包括：

根据彩色相机坐标系和相机图像坐标系的映射关系，将深度相机坐标系的每一深度点云及其对应颜色的R、G、B分量存于文本文档中；

通过scatter3函数进行农作物冠层三维点云的重建，对采集的点云颜色数据进行均值融合处理，并将其作为对应点云的颜色，获得重建的三维点云；其中，重建的三维点云包括农作物冠层点云和复杂背景点云。

7.根据权利要求6所述的农作物株高的高通量计算方法，其特征在于，步骤S3中，所述根据具有颜色信息的点云图像，提取农作物冠层三维点云具体包括：

S31，读取具有颜色信息的三维点云的颜色值，建立颜色信息直方图；

S32，采用最大类间方差阈值分割法，确定背景点云和冠层点云的分割阈值；

S33，根据分割阈值，将具有颜色信息的点云图像分为农作物冠层和背景区域，删除背景区域对应的背景点云，保留农作物冠层对应的冠层点云。