基于三维点云数据的植物叶倾角计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于三维点云数据的植物叶倾角计算方法，该方法利用Kinect传感器实现了对模拟植物叶片生长状态的环境的扫描，并经过一系列滤波、分割、配准和曲面重建的算法的过程，实现了对植物叶片的三维重建。对于重建后的三维叶片，通过提出一种OBB包围盒算法对重建后的植物叶片进行建立最小外接长方体，之后进行计算该最小外接长方体的法向量，最后求得该法向量和垂直于地面的法向量的夹角，即为叶倾角。本发明专利技术方法与传统手工测量叶倾角过程不同，自动化程度较高，大大节省了人工测量的时间。

【技术实现步骤摘要】
基于三维点云数据的植物叶倾角计算方法
本专利技术涉及计算机视觉领域，具体是一种基于三维点云数据的植物叶倾角计算方法。
技术介绍
叶子是植物光合作用和蒸腾作用的主要场所，其对于植物的生长和农作物的产量有着重要的作用。叶倾角(Leafangle)是叶片表面法线方向与天顶角方向的夹角，其取值范围为[0°，90°]。叶倾角分布直接决定着植被冠层对辐射的截获量，同时对入射太阳辐射的大小与走向也起着决定性作用。通常传统的叶倾角计算步骤为：(1)将植株茎秆贴靠在钉有白纸的直立木板上，以茎秆为垂直轴画在纸上。(2)使叶片呈测量自然着生状态，再在纸上点出叶尖与叶耳的位置。(3)把两点连成一直线，用量角器量出该线与垂直轴的角度，即为叶倾角。在传统叶倾角计算中存在以下问题：由于人工测量的方式，疲劳在所难免，准确度不能保证；由于人工测量的方式，自动化程度较低，而且耗费精力和时间。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种首先对植物叶片进行三维重建的方法，进而提出对其进行OBB包围盒算法的建立。技术方案：一种基于三维点云数据的植物叶倾角计算方法，其特征在于包括以下步骤：(1)选取廉价且易携带的Kine本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三维点云数据的植物叶倾角计算方法，其特征在于包括以下步骤：(1)选取Kinect传感器，对植物叶片进行三维扫描，获得三维点云数据；(2)对获取得到的三维点云数据进行滤波处理，得到三维点云叶片和背景；(3)对于滤波后的三维点云叶片和背景进行分割；(4)不同角度的叶片进行拍摄，对于拍摄后的叶片进行配准；(5)配准后的叶片进行曲面重建；(6)三维重建后的叶片点云建立OBB包围盒；(7)计算叶倾角α＝最小包围盒的法向量和z轴方向向量的夹角。

【技术特征摘要】
1.一种基于三维点云数据的植物叶倾角计算方法，其特征在于包括以下步骤：(1)选取Kinect传感器，对植物叶片进行三维扫描，获得三维点云数据；(2)对获取得到的三维点云数据进行滤波处理，得到三维点云叶片和背景；(3)对于滤波后的三维点云叶片和背景进行分割；(4)不同角度的叶片进行拍摄，对于拍摄后的叶片进行配准；(5)配准后的叶片进行曲面重建；(6)三维重建后的叶片点云建立OBB包围盒；(7)计算叶倾角α＝最小包围盒的法向量和z轴方向向量的夹角。2.根据权利要求1所述的植物叶倾角计算方法，其特征在于步骤(2)中，采用基于体素化栅格的下采样滤波算法对采集的植物叶片及模拟环境进行滤波。3.根据权利要求1所述的植物叶倾角计算方法，其特征在于步骤(3)中，采用基于欧式距离的聚类分割算法对采集的植物叶片进行分割。4.根据权利要求1所述的植物叶倾角计算方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢元澄，巨建肖，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32