[发明专利]一种气流表征物理参数提取方法及系统、介质、设备

权利要求书

1.一种气流表征物理参数提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取柔性植株气流表征的原始左、右视角图像，并获取图像全部像素点的空间三维坐标p(X，Y，Z)；所获取的空间三维坐标集既包含了所述柔性植株气流表征的全部点云集，又包含了一部分无效点云集和一部分没有深度信息的错误点云集；

S2：根据得到的像素点空间三维坐标，设定第一kd-tree参数，即设置点间最大距离、检索最远距离、领域个数，运用基于体素和CFSFDP聚类算法的融合分割算法进行实时运算，将点云集的最小单位从点变成体素，分割删除没有深度信息的错误点云集；根据最小单位体素计算得到包括气流表征和冠层平面的三维点云数据，分割删除冠层平面三维点数据，得到气流表征三维点云数据；

所述将点云集最小单位从点变成体素的步骤为：

S2.1、根据步骤S1得到的图像全部像素点的空间三维坐标p(X，Y，Z)，用三维棚格均匀地将所有点云集分割成一个个体素，并用每个体素内的所有点的重心代替该体素内的所有点，将离散的点云集P的最小单位变成体素x；

所述得到气流表征的三维点云数据的步骤为：

S2.2.1计算每个体素x_i到其余所有体素x_j的距离d(i，j)，i、j∈[1,2，....N]；

S2.2.2设置距离阀值d_s，计算每个体素x_i的密度ρ_i，计算密度公式为：

ρ_i＝∑α[d(i，j)-d_s]，i,j∈[1,2,...N]；

其中α为符号函数，其定义为：

S2.2.3根据得到的各体素的密度ρ_i，计算得到各体素的距离δ_i，δ_i的计算公式为：

S2.2.4将密度ρ_i和距离δ_i最大的体素作为聚类中心点，在设置的检索最远距离内聚类得到包括气流表征和冠层平面的三维点云数据；

S2.2.5根据得到的包括气流表征和冠层平面的三维点云数据，分割删除冠层平面三维点数据，也即无效点集，由此得到气流表征三维点云数据；

S3：根据得到的气流表征三维点云数据，进行点云三角化处理，生成空间曲面，设定第二kd-tree参数，通过将参数范围内的每三个点建一个面，得到气流表征的空间完整曲面；

S4：根据得到的气流表征的空间完整曲面，采用微元法求解得到柔性植株气流表征体积参数、冠层面面积参数。

2.根据权利要求1所述的气流表征物理参数提取方法，其特征在于，所述步骤S1中，将双目深度图像传感器获取的左、右图像上的全部像素点一一对应，得到左图像像素坐标p₁(X₁，Y₁)和右图像像素坐标p₂(X₂，Y₂)对应的像素坐标组合点云集，结合双目深度图像传感器的标定参数，计算得到图像内所有像素点的空间三维坐标p(X，Y，Z)。

3.根据权利要求1所述的气流表征物理参数提取方法，其特征在于，所述步骤S4采用微元法求解得到柔性植株气流表征体积参数V，具体计算步骤为：

V＝∑v；

其中，v是通过将三维点云地面分割成网格，得到的每个网格对应长方体的体积，其计算公式为：

v＝S_w×D；

其中，S_w为单个网格面积，D为该网格中点云曲面深度；

综合得到气流表征的体积计算公式为：

V＝∑(S_w×D)；

由此，通过已知气流表征的三维点云数据求得气流表征的体积。