【技术实现步骤摘要】
本申请涉及三维重建，尤其涉及一种香蕉树叶片生长参数提取方法、相应的装置、电子设备及计算机可读存储介质。
技术介绍
1、在香蕉树的三维重建研究领域中，使用手机获取图像进行计算机视觉三维重建的方法仍较稀缺。香蕉树三维重建研究主要还是通过使用深度相机、激光扫描仪进行数据采集，传统的香蕉吸芽形态参数手工测量方法存在效率低下、人为主观性强等问题，因此通过深度传感器对不同尺寸的香蕉吸芽进行点云采集，提取了香蕉吸芽的株高、茎粗和叶面积参数，可以为果园管理提供一种快速、准确的香蕉吸芽参数测量方案。
2、对于香蕉的株数、假茎径、株高，有基于地面激光扫描的快速测量方法，通过统计假茎数获得香蕉植株数，并使用柱形分割算法测量假茎的直径。基于rgb-d深度相机的香蕉树三维重建算法能通过假茎重建、点云数据拟合以及使用粒子群优化算法对rgb-d相机获得的深度图像进行参数提取，针对香蕉树叶片长度和宽度的参数测量问题，在深度相机生成点云的基础上通过物体检测、兴趣点识别和三维测量等方法，可用于植物处理的进一步表型分析和突变体分类，但存在设备成本高、操作困难、耗时过长等问题。
3、综上，适应现有技术中对于香蕉树叶片生长参数的提取，存在设备成本高、操作困难以及耗时过长等问题，本申请人出于解决该问题的考虑作出相应的探索。
技术实现思路
1、本申请的目的在于解决上述问题而提供一种香蕉树叶片生长参数提取方法、相应的装置、电子设备及计算机可读存储介质。
2、为满足本申请的各个目的，本申请采用如
3、适应本申请的目的之一而提出的一种香蕉树叶片生长参数提取方法，包括：
4、响应香蕉树叶片生长参数提取指令，获取各个角度的香蕉树图像，基于预设的图像分割模型分割出所述香蕉树图像中香蕉树叶片相对应的序列图像数据，采用预设的运动结构恢复算法根据所述序列图像数据生成所述香蕉树叶片相对应的三维点云数据；
5、根据所述香蕉树叶片相对应的三维点云数据采用三维空间拟合曲线方程以及微元法，从曲线起始点至终点之间取香蕉树叶片的横、纵中轴线，将所述横、纵中轴线长度分别作为所述香蕉树叶片相对应的叶片宽度以及叶片长度；
6、基于预设的包围盒算法确定所述香蕉树叶片相对应的包围盒几何体，计算确定所述几何体方向量与x轴地面之间的夹角，确定所述香蕉树叶片相对应的叶倾角；
7、采用滚球算法构建单一所述香蕉树叶片相对应的表面网格模型，统计叶片表面中每个网格三角形面积，根据所述网格三角形面积确定所述香蕉树叶片相对应的叶片表面积；
8、调用预设的随机一致性算法进行搜索以提取所述香蕉树叶片中假茎部位的点云数据，采用圆柱拟合模型对所述假茎部位的点云数据进行拟合确定圆柱体半径，将所述圆柱体半径作为所述香蕉树叶片中的假茎茎粗，以完成香蕉树叶片生长参数的提取。
9、可选的，采用预设的运动结构恢复算法根据所述序列图像数据生成所述香蕉树叶片相对应的三维点云数据的步骤之后,包括：
10、响应去噪处理指令，采用下采样函数以及基于邻域距离判断离散点函数对所述所述香蕉树叶片相对应的三维点云数据进行去噪处理，以进行下一步骤的生长参数提取。
11、可选的，采用预设的运动结构恢复算法根据所述序列图像数据生成所述香蕉树叶片相对应的三维点云数据的步骤，包括：
12、调用预设的运动结构恢复算法，提取具有尺度变换和旋转角度特性的多视角图像序列的特征点信息，提取到特征点信息后，采用图像序列两两匹配的方式进行特征匹配，以确定所述香蕉树叶片相对应的三维点云数据。
13、可选的，根据所述香蕉树叶片相对应的三维点云数据采用三维空间拟合曲线方程以及微元法，从曲线起始点至终点之间取香蕉树叶片的横、纵中轴线，将所述横、纵中轴线长度分别作为所述香蕉树叶片相对应的叶片宽度以及叶片长度的步骤，包括：
14、构建三维空间拟合曲线方程，对单一香蕉树叶片相对应的点云数据，分别从叶片表面的横、纵中轴线进行点云切片操作，得到曲线形状的横、纵中轴线切片点云；
15、采用最小二乘法分别对x、y坐标以及x、z坐标进行曲线拟合，联立两个拟合方程，确定三维空间拟合曲线方程；
16、采用微元法计算曲线长度，从曲线起始点至终点之间取香蕉树叶片的横、纵中轴线两端点，将所述横、纵中轴线长度分别作为所述香蕉树叶片相对应的叶片宽度以及叶片长度。
17、可选的，采用滚球算法构建单一所述香蕉树叶片相对应的表面网格模型，统计叶片表面中每个网格三角形面积，根据所述网格三角形面积确定所述香蕉树叶片相对应的叶片表面积的步骤，包括：
18、在所述香蕉树叶片相对应的点云数据中随机寻找一个三角形作为种子，以这个种子三角形为基础，在其边界内滚动一个给定直径的小球，当这个小球碰到三角形边界外的一个点时，则形成另外一个新的三角形，当所有的边界都被滚动到并且没有多余的点可以形成三角形时，则判断为收敛，循环结束；
19、统计叶片表面中每个网格三角形面积，根据所述网格三角形面积确定所述香蕉树叶片相对应的叶片表面积。
20、可选的，所述生长参数包括叶片宽度、叶片长度、叶倾角、叶片表面积以及假茎茎粗的一项或任意多项。
21、可选的，完成香蕉树叶片生长参数的提取的步骤之后，包括：
22、根据所述生长参数生成香蕉树的生长周期相对应的施肥指令，基于施肥指令驱动施肥机器人喷洒所述香蕉树的生长周期相对应的肥料量，以完成香蕉树的施肥。
23、适应本申请的另一目的而提供的一种香蕉树叶片生长参数提取装置，包括：
24、点云数据确定模块，设置为响应香蕉树叶片生长参数提取指令，获取各个角度的香蕉树图像，基于预设的图像分割模型分割出所述香蕉树图像中香蕉树叶片相对应的序列图像数据，采用预设的运动结构恢复算法根据所述序列图像数据生成所述香蕉树叶片相对应的三维点云数据；
25、叶片长宽确定模块，设置为根据所述香蕉树叶片相对应的三维点云数据采用三维空间拟合曲线方程以及微元法，从曲线起始点至终点之间取香蕉树叶片的横、纵中轴线，将所述横、纵中轴线长度分别作为所述香蕉树叶片相对应的叶片宽度以及叶片长度；
26、叶倾角确定模块，设置为基于预设的包围盒算法确定所述香蕉树叶片相对应的包围盒几何体，计算确定所述几何体方向量与x轴地面之间的夹角，确定所述香蕉树叶片相对应的叶倾角；
27、叶片表面积确定模块，设置为采用滚球算法构建单一所述香蕉树叶片相对应的表面网格模型，统计叶片表面中每个网格三角形面积，根据所述网格三角形面积确定所述香蕉树叶片相对应的叶片表面积；
28、假茎茎粗确定模块，设置为调用预设的随机一致性算法进行搜索以提取所述香蕉树叶片中假茎部位的点云数据，采用圆柱拟合模型对所述假茎部位的点云数据进行拟合确定圆柱体半径，将所述圆柱体半径作为所述香蕉树叶片中的假茎茎粗，以完成香蕉树叶片生长参数的提取。
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【技术保护点】
1.一种香蕉树叶片生长参数提取方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的香蕉树叶片生长参数提取方法，其特征在于，采用预设的运动结构恢复算法根据所述序列图像数据生成所述香蕉树叶片相对应的三维点云数据的步骤之后,包括：
3.根据权利要求1所述的香蕉树叶片生长参数提取方法，其特征在于，采用预设的运动结构恢复算法根据所述序列图像数据生成所述香蕉树叶片相对应的三维点云数据的步骤，包括：
4.根据权利要求1所述的香蕉树叶片生长参数提取方法，其特征在于，根据所述香蕉树叶片相对应的三维点云数据采用三维空间拟合曲线方程以及微元法，从曲线起始点至终点之间取香蕉树叶片的横、纵中轴线，将所述横、纵中轴线长度分别作为所述香蕉树叶片相对应的叶片宽度以及叶片长度的步骤，包括：
5.根据权利要求1所述的香蕉树叶片生长参数提取方法，其特征在于，采用滚球算法构建单一所述香蕉树叶片相对应的表面网格模型，统计叶片表面中每个网格三角形面积，根据所述网格三角形面积确定所述香蕉树叶片相对应的叶片表面积的步骤，包括：
6.根据权利要求1至5任意一项所述的香蕉树
7.根据权利要求1所述的香蕉树叶片生长参数提取方法，其特征在于，完成香蕉树叶片生长参数的提取的步骤之后，包括：
8.一种香蕉树叶片生长参数提取装置，其特征在于，包括:
9.一种电子设备，包括中央处理器和存储器，其特征在于，所述中央处理器用于调用运行存储于所述存储器中的计算机程序以执行如权利要求1至7中任意一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其以计算机可读指令的形式存储有依据权利要求1至7中任意一项所述的方法所实现的计算机程序，该计算机程序被计算机调用运行时，执行相应的方法所包括的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种香蕉树叶片生长参数提取方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的香蕉树叶片生长参数提取方法，其特征在于，采用预设的运动结构恢复算法根据所述序列图像数据生成所述香蕉树叶片相对应的三维点云数据的步骤之后,包括：
3.根据权利要求1所述的香蕉树叶片生长参数提取方法，其特征在于，采用预设的运动结构恢复算法根据所述序列图像数据生成所述香蕉树叶片相对应的三维点云数据的步骤，包括：
4.根据权利要求1所述的香蕉树叶片生长参数提取方法，其特征在于，根据所述香蕉树叶片相对应的三维点云数据采用三维空间拟合曲线方程以及微元法，从曲线起始点至终点之间取香蕉树叶片的横、纵中轴线，将所述横、纵中轴线长度分别作为所述香蕉树叶片相对应的叶片宽度以及叶片长度的步骤，包括：
5.根据权利要求1所述的香蕉树叶片生长参数提取方法，其特征在于，采用滚球算法构建单一所述香蕉树叶片相对应的表面网格模型，统计叶片表...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐兴，刘谕，吴广，段洁利，付函，金莫辉，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：
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