[发明专利]一种植物群体三维表型原位获取方法及装置

说明书

本发明实施例提供一种植物群体三维表型原位获取方法及装置，该植物群体三维表型原位获取方法包括：S1，获取植物群体在当前环境中的场景点云；S2，对场景点云进行分割、去噪处理，获取植物群体点云，对植物群体点云进行欧式聚类，提取得到植物群体中各个植物的点云；S3，计算获取植物群体及相应的各个植物的三维表型；本发明在对植物群体原位测量的基础上，通过三维点云分割处理的方式来获取三维表型，不仅操作便捷，避免了人工破坏性采样，而且自动化程度高，可快速准确地获取植物群体及其相应的各个植物的三维表型，为科研人员开展大规模样本实验提供理论支持。

技术领域

本发明涉及植物表型采集技术领域，尤其涉及一种植物群体三维表型原位获取方法及装置。

背景技术

植物表型是受基因和环境因素决定或影响的，反映植物结构及组成、植物生长发育过程及结果的全部物理、生理、生化特征和性状。基于获取的植物表型数据，可以此作为构建田间植物表型大数据的主要数据来源，为作物数字育种、数字栽培和农业生产智能化管理研究与应用提供基础数据支撑服务。

植物表型的监测和分析手段逐渐向综合化、规模化、多尺度和高通量的方向发展。基于多视角重建技术，即运动恢复结构法(SFM)算法与多视角立体视觉(MVS)算法相结合的图像三维重建方法，能够通过拍摄重建对象，生成与对象物体相应的致密的三维点云数据，精度等级达到毫米级别，从而达到获取植物三维表型数据的目的。

目前，基于多视角重建技术，已经成功地在室内或密闭空间内进行单株植物的三维表型数据获取，并没有关于对植物群体三维表型进行原位获取的相关介绍。在现有的专利文献中，提出了一种基于三维点云轮廓分维值的植物识别分类方法，该方法使用三维激光扫描仪快速高效地获取被测物体表面的三维信息，通过闵可夫斯基维数法计算植物轮廓点云数据的分维值，然后，利用植物三维点云轮廓分维值，区分植物种类，以实现对植物的识别分类。然而，该方法只是基于不同类型植物的轮廓特征，实现对植株的识别。在实际应用中，往往需要获取室外植物群体中每株植物的表型，但是，现有的在室内获取单一植株的三维表型时，必须要进行样本采样，这会对采样植物造成人工破坏。与此同时，由于受到室外的光线、风速、背景色等环境因素的影响及多植株相互间的干扰，在现有的数据处理中，也没有提供相应的方式，以将植物群体及其相应的每株植物从其环境因素中分割出来，从而也就无法原位获取室外植物群体及其相应的各个植物的三维表型。

发明内容

本发明实施例提供一种植物群体三维表型原位获取方法及装置，用以解决当前只能在室内获取单一植株的三维表型，无法原位获取室外植物群体及其相应的各个植物的三维表型的问题。

本发明实施例提供一种植物群体三维表型原位获取方法，包括：S1，获取植物群体在当前环境中的场景点云；S2，对所述场景点云进行分割、去噪处理，获取植物群体点云，对所述植物群体点云进行欧式聚类，提取得到所述植物群体中各个植物的点云；S3，计算获取植物群体及相应的各个植物的三维表型。

根据本发明一个实施例的植物群体三维表型原位获取方法，S1还包括：在所述植物群体的当前环境中放置标定板，基于获取的所述标定板的标定板点云，对所述场景点云进行方向矫正和比例矫正，其中，基于所述标定板点云，计算所述标定板点云的平面法向量，基于所述平面法向量对所述场景点云的正方向进行矫正；同时，基于所述标定板点云获取所述标定板上表面的标定面积，基于所述标定面积与所述标定板上表面的实际面积之比，获取矫正比例尺，通过所述矫正比例尺对所述场景点云进行比例矫正。