一种植株表型参数测量装置、方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109708578A(43)申请公布日2019.05.03(21)申请号201910135784.1G06T7/12(2017.01)(22)申请日2019.02.25G06T7/13(2017.01)G06T7/136(2017.01)(71)申请人中国农业科学院农业信息研究所G06T7/66(2017.01)地址100000北京市海淀区中关村南大街G06T7/68(2017.01)12号G06K9/62(2006.01)(72)发明人张永恩许世卫王盛威王强邸佳颖程海庄家煜(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569代理人杜阳阳(51)Int.Cl.G01B11/02(2006.01)G01B11/08(2006.01)G01B11/28(2006.01)G06T7/00(2017.01)G06T7/11(2017.01)权利要求书3页说明书10页附图4页(54)发明名称一种植株表型参数测量装置、方法及系统(57)摘要本发明公开一种植株表型参数测量装置、方法及系统。测量装置包括：扫描探头、测试机架、测试平台和计算机；扫描探头固定于测试机架上，测试机架可上下运动；测试平台用于承放待测量植株；扫描探头随着测试机架的运动扫描待测量植株不同高度的植株图像，并将植株图像传输至计算机，计算机用于根据植株图像确定待测量植株的表型参数；扫描探头包括多个摄像机和两个线性激光发射器，多个摄像机位于第一水平面，多个摄像机等间距分布在虚拟圆弧上；两个线性激光发射器位于第一水平面下方的第二水平面。本发明能够避免了数据拼接时出现盲区，提高植株表型参数测量的精度。CN109708578ACN109708578A权利要求书1/3页1.一种植株表型参数测量装置，其特征在于，包括：扫描探头、测试机架、测试平台和计算机；所述扫描探头固定于所述测试机架上，所述测试机架可上下运动；所述测试平台用于承放待测量植株；所述扫描探头用于随着所述测试机架的运动扫描所述待测量植株不同高度的植株图像，并将所述植株图像传输至所述计算机，所述计算机用于根据所述扫描探头扫描的植株图像确定所述待测量植株的表型参数；所述扫描探头包括多个摄像机和两个线性激光发射器，多个摄像机位于第一水平面，多个所述摄像机等间距分布在虚拟圆弧上；两个所述线性激光发射器位于所述第一水平面下方的第二水平面，两个所述线性激光发射器上方分别对应所述虚拟圆弧两个端点的摄像机；两个所述线性激光发射器发出的激光位于平行于所述测试平台的第三水平面上，所述第三水平面与所述第一水平面和所述第二水平面均平行；多个摄像机的拍摄角度倾斜向下。2.根据权利要求1所述的植株表型参数测量装置，其特征在于，还包括：运动控制卡和步进电机，所述测试机架和所述步进电机均与所述运动控制卡连接，通过所述步进电机调节所述测试机架的运动状态。3.根据权利要求1所述的植株表型参数测量装置，其特征在于，还包括：多个窄带滤光片，所述窄带滤光片的中心波长为532nm，每个所述摄像机的镜头上对应设置一个所述窄带滤光片。4.一种植株表型参数测量方法，其特征在于，所述植株表型参数测量方法应用于权利要求1-3任一项所述的植株表型参数测量装置，所述植株表型参数测量方法包括：获取每个摄像机拍摄的待测植株图像；利用光条骨架的灰度重心法提取激光条纹中心线；根据每个摄像机的标定参数，获取每个摄像机视角下的三维点云；将所有三维点云统一至全局坐标系进行拼接，得到初始的待测植株三维点云；将所述初始的待测植株三维点云投影至所述全局坐标系的OXY平面，得到待测植株二维投影点图像；通过手工交互所述待测植株二维投影点图像中的茎干边缘，得到茎干轮廓区域；根据三维点云与所述全局坐标系中投影点的对应关系，获得初始的待测植株三维点云中待测植株的茎干点云区域；根据所述初始的待测植株三维点云之间的欧式距离，确定所述初始的待测植株三维点云中待测植株的多个叶片点云区域；利用K均值聚类算法对所述待测植株的茎干点云区域和叶片点云区域进行待测植株的器官点云分割，得到所述待测植株每个器官对应的点云区域；根据所述待测植株每个器官对应的点云区域，计算所述待测植株每个器官的参数，得到所述待测植株的表型参数。5.根据权利要求4所述的植株表型参数测量方法，其特征在于，所述获取每个摄像机拍摄的待测植株图像，之前还包括：对每个摄像机的内参和外参进行标定，得到每个摄像机的标定参数；对线性激光发射器发射的激光所在的光平面方程进行标定；利用全局校准方法，将每个摄像机的局部坐标系统一至全局坐标系下。2CN109708578A权利要求书2/3页6.根据权利要求4所述的植株表型参数测量方法，其特征在于，所述利用光条骨架的灰度重心法提取激光条纹中心线，具体包括：利用