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基于双目立体视觉的草坪植株高度测量
摘要：
本文基于双目立体视觉技术，设计了一种草坪植株高度测量的方法。首先，通过双目相机获取草坪图像，然后将图像进行校正和匹配，得到植株的三维坐标，最后计算植株的高度。实验结果表明，本文提出的方法具有较高的测量精度，可用于草坪植株高度的实时测量。
关键词：双目立体视觉；草坪；植株高度；三维坐标；测量精度
Abstract:
Thispaperpresentsamethodformeasuringtheheightofgrassplantsbasedonbinocularstereovisiontechnology.Firstly,grassimagesareacquiredbybinocularcameras,andthentheimagesarerectifiedandmatchedtoobtainthe3Dcoordinatesoftheplants.Finally,theheightoftheplantsiscalculated.Experimentalresultsshowthattheproposedmethodhashighmeasurementaccuracyandcanbeusedforreal-timemeasurementofgrassplantheight.
Keywords:Binocularstereovision;Grass;Plantheight;3Dcoordinates;Measurementaccuracy
一、介绍
草坪的健康生长需要定期的浇水和修剪。而草坪植株的高度是评估草坪生长情况的重要指标之一。传统的草坪植株高度测量方法多采用人工手动测量，这种方法测量效率低下，且结果误差较大。为了提高草坪植株高度测量的效率和准确性，本文提出了一种基于双目立体视觉技术的方法来测量草坪植株的高度。
二、双目立体视觉原理
双目立体视觉是通过两个离目标物体较远的摄像头同时拍摄到目标物体的两个不同角度的图像，利用两个图像之间的差异来计算目标物体在三维空间的坐标。相比于单目视觉，双目立体视觉可以更准确地测量物体的三维形态和距离信息。
三、草坪植株高度测量方法
本文所提出的草坪植株高度测量方法主要包括以下步骤：双目相机获取图像、图像校正和匹配、计算植株的三维坐标、计算植株的高度。
3.1双目相机获取图像
首先，需要使用两个离目标物体一定距离的相机同时拍摄到草坪植株的两个不同角度的图像。由于相机的拍摄距离、光圈等参数不同，两个图像的内容和质量有所不同。
3.2图像校正和匹配
为了方便后续计算，需要对两个图像进行校正和匹配。图像校正是指将两个图像进行纠正，使它们的主轴成相互平行或垂直的状态。图像匹配是指在纠正后的图像上，找出两个图像中相同点的对应关系。通常采用相似性变换来寻找图像中的特征点，并进行匹配，得到两个图像之间的像素点对应关系。
3.3计算植株的三维坐标
在得到了匹配图像之后，就可以计算植株的三维坐标了。采用三角形重建方法，先根据相机内参矩阵和外参矩阵计算出两个相机的投影矩阵，然后计算出图像中每个像素点对应的三维坐标。
3.4计算植株的高度
在得到了每个植株的三维坐标后，可以计算出植株的高度。具体方法是：将草坪地面的高度设为参考面，以此为基准，计算每个植株的高度差值，即为植株的高度。
四、实验结果
为了验证本文所提出的草坪植株高度测量方法的可行性和准确性，我们在实验室和室外进行了一系列实验。实验结果表明，本文所提出的方法可以实现对草坪植株高度的准确测量，并具有较高的测量精度。在实际应用中，可以通过该方法实现对草坪植株高度的实时监测和管理。
五、结论
本文提出了一种基于双目立体视觉技术的草坪植株高度测量方法。通过双目相机获取草坪图像，然后校正和匹配图像，计算植株的三维坐标，最后计算植株的高度。实验结果表明，该方法具有较高的测量精度，可用于草坪植株高度的实时测量。在今后的研究中，可以进一步探索如何提高测量精度和减少实验误差，以实现对草坪植株高度的更加精准的测量。