[发明专利]用于苗木盆景的自动修剪方法、修剪设备和自动修剪系统

权利要求书

1.一种用于苗木盆景的自动修剪方法，其特征在于，包括步骤：

S01：获取苗木盆景的点云数据，并根据点云数据获取苗木盆景的高度、冠幅、目标叶片点云数据与目标枝干点云数据；

S02：根据高度、冠幅与目标枝干点云数据获取苗木盆景的骨架结构；通过对骨架结构与目标枝干点云数据进行拟合获取骨干拟合结构；

S03：通过拟合目标叶片点云数据中各单片叶片点云数据的叶片外围形状曲线，以重建各单片叶片的曲面；

S04：通过骨干拟合结构与重建后的各单片叶片曲面获取苗木盆景的三维模型；根据苗木盆景的三维模型设定预设苗木造型的三维尺寸，并根据三维尺寸获取修剪运动指令以修剪苗木盆景。

2.根据权利要求1所述的一种用于苗木盆景的自动修剪方法，其特征在于，所述步骤S01中根据点云数据获取目标叶片点云数据与目标枝干点云数据的具体方法为：

通过K均值聚类算法将点云数据划分为K个簇；

通过随机采样一致性算法将K个簇划分为叶片点云数据、枝干点云数据、叶片与枝干混合点云数据；

通过圆柱拟合方式将叶片与枝干混合点云数据分离为叶片点云数据与枝干点云数据；

通过划分得到的叶片点云数据与分离得到的叶片点云数据获取目标叶片点云数据，通过划分得到的枝干点云数据与分离得到的枝干点云数据获取目标枝干点云数据。

3.根据权利要求2所述的一种用于苗木盆景的自动修剪方法，其特征在于，所述步骤S01中根据点云数据获取苗木盆景的高度的具体方法为：

通过点云数据获取苗木盆景预设基部范围内各点云的高度值，并获取各点云高度值的平均值为基部平均值；

通过点云数据获取苗木盆景预设顶部范围内各点云的高度值，并获取各点云高度值的平均值为顶部平均值；

获取顶部平均值与基部平均值的差值为苗木盆景的高度。

4.根据权利要求3所述的一种用于苗木盆景的自动修剪方法，其特征在于，所述步骤S01中根据点云数据获取苗木盆景的冠幅的具体方法为：

通过垂直投影点云数据至预设平面获取其对应的投影点，并获取投影点对应的凸多边形；获取凸多边形上各点之间的距离，并选取距离最大的值为苗木盆景的冠幅。

5.根据权利要求1所述的一种用于苗木盆景的自动修剪方法，其特征在于，所述步骤S03中重建各单片叶片曲面的具体方法为：

通过目标叶片点云数据利用体素云连通分割方法获取各单片叶片的点云数据；通过各单片叶片的点云数据利用最小二乘法拟合各单片叶片的外围形状曲线，并在拟合完成后通过三角剖分法对各单片叶片进行曲面重建。

6.一种苗木修剪设备，其特征在于，包括:

安装架；

位移调节机构，包括有依次垂直的X向导轨、Y向导轨和Z向导轨，所述X向导轨设置在安装架上，所述Y向导轨可沿所述X向导轨滑动，所述Z向导轨可沿所述Y向导轨滑动；

修剪机构，可转动地设置在所述Z向导轨上，且所述修剪机构可沿所述Z向导轨升降运动；

激光雷达，用于获取苗木盆景的点云数据；

控制模块，用于控制位移调节机构和修剪机构。

7.一种用于苗木盆景的自动修剪系统，其特征在于，包括:云平台、客户端、苗木修剪设备，其中：

苗木修剪设备，其包括激光雷达单元，用于获取苗木盆景的点云数据，并上传至云平台；

云平台，用于根据点云数据获取苗木盆景的高度、冠幅、目标叶片点云数据与目标枝干点云数据；根据高度、冠幅与目标枝干点云数据获取苗木盆景的骨架结构；通过对骨架结构与目标枝干点云数据进行拟合获取骨干拟合结构；通过拟合目标叶片点云数据中各单片叶片点云数据的叶片外围形状曲线，以重建各单片叶片的曲面；通过骨干拟合结构与重建后的各单片叶片曲面获取苗木盆景的三维模型，并将其发送至客户端；

客户端，用于根据苗木盆景的三维模型设定预设苗木造型的三维尺寸，并将三维尺寸发送至云平台；

云平台，还用于根据三维尺寸获取修剪运动指令，并将修剪运动指令发送至苗木修剪设备；

苗木修剪设备，还用于根据修剪运动指令修剪苗木盆景。

8.根据权利要求7所述的一种用于苗木盆景的自动修剪系统，其特征在于，所述云平台还包括：

苗木盆景造型模块，用于储存或编辑预设苗木造型。