System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 待测物体三维表型测量方法、系统及装置制造方法及图纸_技高网

待测物体三维表型测量方法、系统及装置制造方法及图纸

技术编号:39935235 阅读:12 留言:0更新日期:2024-01-08 22:08
本发明专利技术公开一种待测物体三维表型测量方法、系统及装置,方法包括:通过三维全貌重建得到待测物体的原始点云,经预处理后得到初始点云;根据待测物体的颜色分布及初始点云颜色特征,基于颜色判别法去除噪声,得到去噪点云;基于去噪点云倾斜角度及基部方位,计算方向轴角度并沿方向轴进行旋转,得到转正点云;拟合得到外接立方体,计算外接立方体的宽度及外接立方体高度,同时采用表面估计法计算待测物体表面积及待测物体体积;进而通过尺度转换得到待测物体的真实表型数据。本方法解决了传统测量方法中主观性强、效率低、破坏性强的问题,满足研究人员对待测物体表型参数的测量需求,对进一步的研究具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三维解析,尤其涉及一种待测物体三维表型测量方法、系统及装置


技术介绍

1、现有技术中,三维应用主要集中在三维建模,三维解析任务多用于视觉slam应用领域,在相关文献中基于三维点云的番茄植株茎叶分割与表型特征提取方法,通过手动去除点云噪声,进行曲面重建与骨架提取,进而计算番茄面积、夹角等参数;基于三维数字化的小麦植株表型参数提取方法,通过在小麦表面进行特殊标记,对小麦进行破坏性分解,手动对茎、叶进行分割,进而分析小麦表型信息;对玉米三维表型的研究,基于单株玉米茎秆近似圆柱体、茎叶对比度明显且茎叶交织程度低的特征,利用骨架提取技术对玉米株型进行分析,得到玉米茎、叶表型参数。在现有方法中,利用特征进行三维解析应用以玉米居多,其他方法需要手动交互对农作物点云进行预处理后,再进行表型分析。


技术实现思路

1、本专利技术针对现有技术中的缺点,提供了一种物体三维表型测量方法、系统及装置。

2、为了解决上述问题,本专利技术通过下述技术方案得以解决:

3、一种待测物体三维表型测量方法,包括以下步骤:

4、基于待测物体全视角图像,通过三维全貌重建得到原始点云,对原始点云进行预处理得到初始点云;

5、基于待测物体颜色分布特征,对初始点云颜色进行判别以去除噪声点云,进而去除孤立点云得到去噪点云;

6、计算所述去噪点云的倾斜角度,基于倾斜角度进行旋转,得到第一点云,并得到待测物体基部方位,基于基部方位进行旋转得到转正点云;

<p>7、根据外接立方体得到待测物体点云宽度及待测物体点云高度;

8、对所述转正点云进行表面重建,得到点云重建信息,根据点云重建信息得到待测物体点云表面积及待测物体点云体积;

9、基于待测物体点云长度与待测物体实际长度的对应关系,将待测物体点云宽度、待测物体点云高度、待测物体点云表面积及待测物体点云体积进行转换,得到待测物体实际表型信息,即待测物体实际宽度、待测物体实际高度、待测物体实际表面积及待测物体实际体积。

10、作为一种可实施方式,所述基于待测物体全视角图像,通过三维全貌重建得到原始点云,对原始点云进行预处理得到初始点云,包括以下步骤:

11、采集待测物体全视角图像,根据多视图三维建模算法,重建得到包含颜色、位置信息的原始点云;

12、基于原始点云的位置信息,预处理删除其中不符合待测物体生长特征的点云,得到初始点云。

13、作为一种可实施方式,所述基于待测物体颜色分布特征,对初始点云颜色进行判别以去除噪声点云,进而去除孤立点云得到去噪点云,包括以下步骤:

14、将待测物体颜色分布特性作为先验信息,设定颜色聚类数量,基于颜色信息对初始点云进行聚类,得到聚类点云;

15、计算所述聚类点云中各个聚类点云块的密度,按照密度大小对聚类点云块进行排序;

16、分析排序后各聚类点云块密度、颜色分布区间,滤除判定为噪声的聚类点云块,得到初步去噪点云;

17、消除初步去噪点云中的孤立点云,得到去噪点云。

18、作为一种可实施方式,所述对初始点云颜色进行判别以去除噪声点云,包括以下步骤:

19、对初始点云进行分析,具体表达式如下所示:

20、

21、

22、

23、其中,表示初始点云中某一点通道的分离值,表示初始点云中某一点通道的分离值,表示初始点云中某一点通道的分离值,表示超绿色指标,表示超红色指标,表示超红超绿差分指数;

24、分析超红超绿差分指数及对应聚类点云块密度,满足下述条件则判定为噪声点,具体表达式如下所示:

25、

26、其中,为对应聚类点云块密度,为密度阈值。

27、作为一种可实施方式,所述计算所述去噪点云的倾斜角度,基于倾斜角度进行旋转,得到第一点云,并得到待测物体基部方位,基于基部方位进行旋转得到转正点云,包括以下步骤:

28、经计算得到去噪点云倾斜角度,根据倾斜角度旋转去噪点云,得到第一点云;

29、计算得到待测物体基部方位,根据待测物体基部方位得到各方向轴角度,基于各方向轴角度旋转得到转正点云。

30、作为一种可实施方式,所述计算所述去噪点云的倾斜角度,包括以下步骤:

31、对去噪点云进行横坐标分量、纵坐标分量、竖坐标分量分解,并求解协方差矩阵;

32、计算协方差矩阵的特征值及特征向量,基于特征向量构建特征矩阵,所述特征向量即为待测物体点云的倾斜角度。

33、作为一种可实施方式,所述得到待测物体基部方位,包括以下步骤:

34、将所述第一点云沿横轴、纵轴及竖轴的轴面进行均匀切片;

35、计算各切片圆度与拟合圆半径,得到横轴点云切片圆度及点云拟合半径、纵轴点云切片圆度及点云拟合半径、竖轴点云切片圆度及点云拟合半径;

36、根据点云切片圆度及点云拟合半径变化趋势得到第一点云基部方向,其中,包括第一点云各方向轴角度。

37、作为一种可实施方式,所述根据外接立方体得到待测物体点云宽度及待测物体点云高度,包括以下步骤:

38、计算拟合所得外接立方体顶点坐标,得到外接立方体沿各方向轴距离;

39、根据各方向轴距离,通过计算得出待测物体点云宽度及待测物体点云高度。

40、作为一种可实施方式,所述对所述转正点云进行表面重建,得到点云重建信息,根据点云重建信息得到待测物体点云表面积及待测物体点云体积,包括以下步骤:

41、采用三角化算法构建转正点云三角网格,遍历计算三角网格中三角形位置信息,计算得出各三角形面积,具体表达式如下所示:

42、

43、

44、其中,表示三角网格中第个三角形面积,分别表示三角网格中第个三角形的三条边;

45、结合各三角形面积计算得到整个三角网格表面积及三角网格体积,具体表达式如下所示:

46、

47、

48、其中,表示三角网格表面积,表示三角网格体积,表示三角网格中三角形总数量,表示第个三角形与原点之间的距离,所述三角网格表面积即为待测物体点云表面积,所述三角网格体积即为待测物体点云体积。

49、作为一种可实施方式,所述基于待测物体点云长度与待测物体实际长度的对应关系,将待测物体点云宽度、待测物体点云高度、待测物体点云表面积及待测物体点云体积进行转换,得到待测物体实际表型信息,即待测物体实际宽度、待测物体实际高度、待测物体实际表面积及待测物体实际体积,包括以下步骤:

50、计算得到三维测量比例尺,所述三维测量比例尺为待测物体点云长度与待测物体实际长度的对应关系;

51、对所述待测物体点云宽度、待测物体点云高度、待测物体点云表面积及待测物体点云体积进行变换得到实际待测物体宽度、实际待测物体高度、实际待测物体表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种待测物体三维表型测量方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种待测物体三维表型测量方法,其特征在于,基于待测物体全视角图像,通过三维全貌重建得到原始点云,对原始点云进行预处理得到初始点云,包括以下步骤:

3.根据权利要求1所述的一种待测物体三维表型测量方法,其特征在于,基于待测物体颜色分布特征,对初始点云颜色进行判别以去除噪声点云,进而去除孤立点云得到去噪点云,包括以下步骤:

4.根据权利要求3所述的一种待测物体三维表型测量方法,其特征在于,所述对初始点云颜色进行判别以去除噪声点云,包括以下步骤:

5.根据权利要求1所述的一种待测物体三维表型测量方法,其特征在于,计算所述去噪点云的倾斜角度,基于倾斜角度进行旋转,得到第一点云,并得到待测物体基部方位,基于基部方位进行旋转得到转正点云,包括以下步骤:

6.根据权利要求5所述的一种待测物体三维表型测量方法,其特征在于,所述计算所述去噪点云的倾斜角度,包括以下步骤:

7.根据权利要求5所述的一种待测物体三维表型测量方法,其特征在于,所述得到待测物体基部方位,包括以下步骤:

8.根据权利要求1所述的一种待测物体三维表型测量方法,其特征在于,根据外接立方体得到待测物体点云宽度及待测物体点云高度,包括以下步骤:

9.根据权利要求1所述的一种待测物体三维表型测量方法,其特征在于,对所述转正点云进行表面重建,得到点云重建信息,根据点云重建信息得到待测物体点云表面积及待测物体点云体积,包括以下步骤:

10.根据权利要求1所述的一种待测物体三维表型测量方法,其特征在于,基于待测物体点云长度与待测物体实际长度的对应关系,将待测物体点云宽度、待测物体点云高度、待测物体点云表面积及待测物体点云体积进行转换,得到待测物体实际表型信息,即待测物体实际宽度、待测物体实际高度、待测物体实际表面积及待测物体实际体积,包括以下步骤:

11.一种待测物体三维表型测量系统,其特征在于,包括点云获取模块、点云去噪模块、点云转正模块、点云拟合模块、表面重建模块及尺度转换模块;

12.根据权利要求11所述的一种待测物体三维表型测量系统,其特征在于,所述点云去噪模块,被设置为:

13.根据权利要求11所述的一种待测物体三维表型测量系统,其特征在于,所述点云转正模块,被设置为:

14.根据权利要求11所述的一种待测物体三维表型测量系统,其特征在于,所述点云转正模块,被设置为:

15.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,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10任意一项所述的方法。

16.一种待测物体三维表型测量装置,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并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计算机程序时实现如权利要求1至10任意一项所述的方法。

...

【技术特征摘要】

1.一种待测物体三维表型测量方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种待测物体三维表型测量方法,其特征在于,基于待测物体全视角图像,通过三维全貌重建得到原始点云,对原始点云进行预处理得到初始点云,包括以下步骤:

3.根据权利要求1所述的一种待测物体三维表型测量方法,其特征在于,基于待测物体颜色分布特征,对初始点云颜色进行判别以去除噪声点云,进而去除孤立点云得到去噪点云,包括以下步骤:

4.根据权利要求3所述的一种待测物体三维表型测量方法,其特征在于,所述对初始点云颜色进行判别以去除噪声点云,包括以下步骤:

5.根据权利要求1所述的一种待测物体三维表型测量方法,其特征在于,计算所述去噪点云的倾斜角度,基于倾斜角度进行旋转,得到第一点云,并得到待测物体基部方位,基于基部方位进行旋转得到转正点云,包括以下步骤:

6.根据权利要求5所述的一种待测物体三维表型测量方法,其特征在于,所述计算所述去噪点云的倾斜角度,包括以下步骤:

7.根据权利要求5所述的一种待测物体三维表型测量方法,其特征在于,所述得到待测物体基部方位,包括以下步骤:

8.根据权利要求1所述的一种待测物体三维表型测量方法,其特征在于,根据外接立方体得到待测物体点云宽度及待测物体点云高度,包括以下步骤:

9.根据权利要求1所述的一种待测物体三维表型测量方法,其特征在于,对所述转正点云进行表面重建,...

【专利技术属性】
技术研发人员:张煜陈渝阳王闯刘荣利姚波张盛军黄华贵章杰
申请(专利权)人:浙江托普云农科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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