【技术实现步骤摘要】
一种基于双目视觉的植物叶倾角测量方法
[0001]本专利技术涉及测量
，具体来说涉及一种基于双目视觉的植物叶倾角测量方法。
技术介绍
[0002]人工智能、大数据加速了智慧农业的发展，而作为重要细分领域的植物表型学也逐渐成为研究的热点。植物表型学是是受基因和环境因素决定或影响的,反映植物结构及组成、植物生长发育过程及结果的全部物理、生理、生化特征和性状的科学，通过研究植物表型学，能够更加清晰地研究植物的生长过程、更加精确地把握植物染病的发展历程、更加准确地监控一些农药的效果。研究植物表型学，对于有机农药研究、植物病虫害分类、植物生长过程监控具有较大的帮助。
[0003]现有的植物表型学研究中，大部分植物表型数据的测量存在工作繁琐、工作量大、测量结果准确性低等问题，其中作为基础参数的叶倾角是植物表型学中相当关键的数据，为精细化智慧农业提供基础支撑。叶片倾斜角度是判别植物分类的一个重要依据，是判断植物光合作用效果的一个重要依据，也是计算农药残留量的重要依据。通过对叶片倾斜角的把握，计算以一定角度对准植物喷洒农药时，...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉的植物叶倾角测量方法，包括以下步骤：(1)使用双目视觉系统拍摄场景，并进行视差估计使用棋盘格法，拍摄2
‑
20张棋盘格的照片，寻找角点；使用开源库opencv封装的算法，依靠角点位置进行估测，经过校正，得到如下所示的相机的内参：其中，f
x
与f
y
分别表示相机在x与y方向上的焦距，d
x
与d
y
表示将笛卡尔坐标系转换为影像坐标系，需要水平向左、垂直向上移动的像素点数量；极线校正将相机在数学上对准到同一观察平面上，使得相机上像素行是严格对齐的，寻找一个旋转矩阵，使左右相机乘以该矩阵后，两个相机坐标系的x
‑
y坐标系所处的平面为同一平面，且x轴在同一直线上，y轴相互平行；在拍摄过程中，相片存在一些畸变、失真，通过相机的内参校正图像；使用相机标定获得的参数值，对图像进行空间坐标变换，先建立图像坐标和参考图对应点坐标之间的映射关系，然后根据映射关系对各个像素坐标进行校正，后确定校正后各像素的灰度值；双目视觉的视差估计算法，输入参数为2张图片，输出参数为视差图；在视差图中，每个像素点存储的值为两相关图的视差值；(2)利用视差值，计算每个像素点与之相邻的像素点之间的空间斜率每个像素点对应的深度可通过下列公式换算出：计算出每个像素点对应的空间点的深度，其中，b为两相机光心之间的基线长度，d为匹配的两点之间的视差值，f
x
为拍摄的相机在x轴方向上的焦距，Z(x)为对应像素点的空间深度值；使用公式估测出对应点在空间中的深度；将x
‑
y
‑
z三维坐标系看作是x
‑
z坐标系与y坐标系的组合，将三维坐标系分别依照x的像素列值、y的像素列值进行切片，三维的问题被分解为y为固定值时z与x的关联关系、x为定值时z与y的关联关系；从x轴、y轴两个维度去评价相邻像素点之间的空间斜率可根据以下式子计算：其中，α为在图像坐标系相邻的空间点在x方向上的斜率，β为在图像坐标系相邻的空间点在y方向上的斜率。z1与z2分别表示两空间点的深度信息，x1与x2表示两个在x轴方向上相邻的点的横坐标信息，y1与y2表示两个在y轴方向上相邻的点的纵坐标信息；使用两空间点对应的视差与两空间点所处的像素位置，计算出对应两点对应成像平面所成的正切值夹角如下：
其中，d
A
表示空间A点在参考平面上对应点储存的视差信息，x
A
表示空间A点在相机坐标系中对应点的x轴像素位置信息，f
x
为两相机在x轴方向上的焦距；遍历所有的整数x、y，计算对应的z与自变量y的关联梯度关系、z与自变量x的关联梯度关系，并存入两个灰度图中，灰度图大小分别为(x
‑
1)*y和x*(y
‑
1)，灰度值分别表示在x
‑
z坐标系下、在y
‑
z坐标系下相对于成像平面所成夹角的正切值；计算梯度图中的每对相邻像素之间的夹角，通过公式arctan A＝α，计算出同坐标轴方向上，角度的变化情况，得出相邻两个像素与成像平面的夹角，应用于图像分割；(3)根据平面之间的弧度、方向上的跃变，实现图像分割以x轴、y轴作为衡量标准，遍历x轴与y轴对应的角度图像，实现图像分割；为角度变化设定一个阈值φ，认定当|α
A
‑
α
B
|≤φ时，x轴方向上两角度相关联的像素点处在同一个平面上，当|α1‑
α2|＞φ时，x轴方向上两角度相关联的像素点处在不同平面上；通过阈值φ，判定y轴方向上是否连通，当|β
A
‑
β
B
|≤φ时，y轴方向上关联的两像素处于同一平面中，当|β
A
‑
β
B
|＞φ时，y轴方...
【专利技术属性】
技术研发人员：王崎，姜思君，吴鹏，吴兴财，黄前顶，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：
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