植物三维表型解析方法及装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114581626A(43)申请公布日2022.06.03(21)申请号202210051281.8G06T5/00(2006.01)(22)申请日2022.01.17(71)申请人北京市农林科学院信息技术研究中心地址100097北京市海淀区曙光花园中路11号农科大厦A座1107(72)发明人温维亮郭新宇刘凯苟文博吴升(74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司11002专利代理师郭亮(51)Int.Cl.G06T17/20(2006.01)G06T7/62(2017.01)G06T7/11(2017.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称植物三维表型解析方法及装置(57)摘要本发明提供一种植物三维表型解析方法及装置，该方法包括：对目标植物的点云数据进行点云分割，分割得到包括茎秆和叶片的植株点云；对植株点云提取器官点云骨架，得到目标植物包括每个叶片骨架的骨架模型；根据骨架模型每个叶片的骨架信息，在叶片网格模板库中分别选出相似度最高的叶片网格模板；根据每个叶片的骨架和对应的叶片网格模板，对目标植物进行三维重建，生成目标植物的网格模型；基于网格模型计算目标植物的表型参数。该方法由于涵盖了多个网格模板，从而根据骨架信息便可还原叶片的表型信息，可避免叶片褶皱导致的还原精度低进一步引起叶面积计算误差大，以及点云缺失导致叶长、叶面积等表型参数解析误差大等问题，具有较强的适用性。CN114581626ACN114581626A权利要求书1/2页1.一种植物三维表型解析方法，其特征在于，包括：对目标植物的点云数据进行点云分割，分割得到包括茎秆和叶片的植株点云；对所述植株点云提取器官点云骨架，得到目标植物包括每个叶片骨架的骨架模型；根据所述骨架模型每个叶片的骨架信息，在叶片网格模板库中分别选出相似度最高的叶片网格模板；根据每个叶片的骨架和对应的叶片网格模板，对目标植物进行三维重建，生成目标植物的网格模型；根据目标植物网格模型，计算植株的表型参数。2.根据权利要求1所述的植物三维表型解析方法，其特征在于，所述对目标植物的点云数据进行点云分割之前，还包括：采用统计滤波或均匀滤波方法，对采集的目标植物植株点云数据进行去噪。3.根据权利要求1所述的植物三维表型解析方法，其特征在于，所述根据每个叶片的骨架和对应的叶片网格模板，对目标植物进行三维重建，包括：以每个叶片的骨架为基准，对相应的叶片网格模板进行变形，使得预设的能量函数值最小，得到重建后每个叶片的叶片网格模型；其中，所述能量函数表示所有对应边变形前后长度之差的加权平方和。4.根据权利要求1所述的植物三维表型解析方法，其特征在于，叶片网格模板库中每个叶片网格模板与叶脉垂直的每一行包含的点数相同，每行中间的点为叶片网格的叶脉点,每行两端的点为叶边缘点，与叶脉平行的两端为叶生长点和叶尖点。5.根据权利要求1‑4任一项所述的植物三维表型解析方法，其特征在于，所述表型参数包括：株高、叶长、叶宽、叶面积、叶倾角或方位角。6.根据权利要求5所述的植物三维表型解析方法，其特征在于，所述根据目标植物网格模型，计算植株的表型参数，包括：根据目标植物网格模型，计算当前叶片每排点的累加距离作为当前位置的叶宽，选择所有位置的最大叶宽作为当前叶片的叶宽。7.根据权利要求1所述的植物三维表型解析方法，其特征在于，所述对目标植物的点云数据进行点云分割之前，还包括：对于每个品种多个不同叶片，分别获取叶片三维网格模型；根据所述叶片三维网格模型，提取叶形参数；根据所述叶形参数对每个叶片网格模型进行标准化处理，得到包括多个品种且每个品种的多个不同叶片的叶片网格模板库。8.一种植物三维表型解析装置，其特征在于，包括：分割模块，用于对目标植物的点云数据进行点云分割，分割得到包括茎秆和叶片的植株点云；提取模块，用于对所述植株点云提取器官点云骨架，得到目标植物包括每个叶片骨架的骨架模型；处理模块，用于根据目标植物每个叶片的骨架信息，在叶片网格模板库中分别选出相似度最高的叶片网格模板；根据每个叶片的骨架和对应的叶片网格模板，对目标植物进行三维重建，生成目标植物的网格模型；解析模块，用于根据目标植物网格模型，计算植株的表型参数。2CN114581626A权利要求书2/2页9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述植物三维表型解析方法的步骤。10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述植物三维表型解析方法的步骤。3CN114581626A说明书1/7页植物三维表型解析方法