【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物，特别涉及一种叶片卷曲程度的计算方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、叶片卷曲程度是有重要生理意义的叶片表型之一，其影响着作物的光能利用效率以及水分利用效率，当前针对叶片卷曲程度的研究多集中于玉米、水稻、小麦这种对称规则的叶片。叶片卷曲度lri计算公式为lri＝[(lw-ln)/lw]×100，其中lw为最大叶片宽度，ln为叶片边缘的自然距离。该定义中，lw和ln均通过手工测量，受实验者主观判断的影响，且仅通过狭长叶片的单一位置来计算lri的定义存在不可靠性。
2、现有技术中，康绍忠及多位研究者对完整的叶片三维点云文件进行贪婪投影三角化处理，获得面片化的叶面积、叶片投影面积；进而计算叶片卷曲度lar，计算公式为lar＝1-ap/s，其中，ap为叶片在最大拟合平面上的投影面积，s为叶面积。该方案利用pcl点云库设计算法提取作物叶片表型，并提出一种利用点云面积比量化叶片卷曲程度的定义，使用该定义对棉花叶片卷曲度进行了计算，该定义和方法对于棉花等不规则叶片的卷曲程度能够有更精确的量化。
3、但是，叶片在卷曲时的叶面积与叶片完全平展时并不是绝对相等。叶片卷曲时，实质上叶片点云并不是完全光滑的，而是存在一定程度起伏的，这会导致三角面叶片增多和叶面积计算的高估，引起叶面积的计算误差，最终导致计算出的叶片卷曲度不准确。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种叶片卷曲程度的计算方法、系统、设备及介质，可以解决现有技术中，存在由于起伏导致叶片卷曲度不准
2、本专利技术实施例提供一种叶片卷曲程度的计算方法，包括以下步骤：获取三角面片化的叶片模型，并将三角面片化的叶片模型微分为多个网格，其中，每个网格的起伏程度不同；根据每个网格的顶点坐标求得每个网格的垂直向量；获取叶片模型质心位置的垂直向量；将每个网格的垂直向量投影在质心位置的垂直向量上并记录每个网格的垂直向量的投影长度，对所有投影长度求和；将求和结果与质心位置的垂直向量长度之比代入叶片卷曲指数公式求得叶片卷曲指数，通过叶片卷曲指数确定叶片卷曲程度。
3、进一步地，所述根据每个网格的顶点坐标求得每个网格的垂直向量，具体步骤为：利用pcl点云库将三角面片化的三维叶片模型微分为n个网格；通过叉积函数，利用每个网格多个顶点组成的向量求得每个网格的垂直向量；垂直向量的长度均设置为a，向量个数为i，即a1＝a2...＝ai＝...an＝a，记录所有表面法线的起点坐标ai(xai,yai,zai)和终点坐标bi(xbi,ybi,zbi)。
4、进一步地，所述获取叶片模型质心位置的垂直向量，具体步骤为：通过质心公式利用点集内所有点的坐标求得点云质心坐标，所述点集利用运动恢复结构算法通过叶片图像获取；通过叉积函数利用质心坐标求得质心位置的垂直向量；将质心位置的垂直向量长度设置为na，记录其起点坐标a(xa,ya,za)和终点坐标b(xb,yb,zb)。
5、进一步地，所述将每个网格的垂直向量投影在质心位置的垂直向量上并记录每个网格的垂直向量的投影长度，对所有投影长度求和，具体步骤为：将多个网格的总共i个的垂直向量ai向质心位置的垂直向量ab上投影，将每个投影长度记为a'i；每个网格的垂直向量指向和质心位置的垂直向量指向之间的夹角为锐角时，投影长度为正值；每个网格的垂直向量指向和质心位置的垂直向量指向之间的夹角为钝角时，投影长度为负值；每个网格的垂直向量指向和质心位置的垂直向量指向之间的夹角为直角时，投影长度为0；将确定正负值或零值后的每个网格的垂直向量的投影长度求和。
6、进一步地，所述叶片卷曲指数公式为：
7、
8、其中，lri为叶片卷曲指数，n为n个网格确定的垂直向量投影个数，a'i为每个网格确定的垂直向量的投影长度，na为质心位置的垂直向量长度。
9、进一步地，所述获取三角面片化的叶片模型，具体步骤为：采集叶片图像，利用运动恢复结构重建图像，获得点云文件，点云文件为带有坐标数据的点集；通过meshleb软件网格化处理点云文件，将网格化处理后的点云文件通过pcl点云库进行预处理，获取完整的点云文件；通过基于生长法的贪婪投影三角化算法，根据点集内坐标数据控制投影点的搜索领域大小获取三角面片化的叶片模型。
10、进一步地，所述预处理包括：通过点云分割算法对网格化处理后的点云文件进行优化，得到优化后的模型参数的局内点与局外点；根据下采样滤波算法对优化后的点云文件进行过滤，获得过滤后的点云文件，使点云数量降低并维持点云几何结构保持不变；根据上采样滤波算法对过滤后的点云文件进行表面重建，获取完整的点云文件。
11、本专利技术实施例提供一种叶片卷曲程度的计算系统，包括：
12、模型构建模块，用于获取三角面片化的叶片模型，并将三角面片化的叶片模型微分为多个网格，其中，每个网格的起伏程度不同；向量分析模块，用于根据每个网格的顶点坐标求得每个网格的垂直向量；获取叶片模型质心位置的垂直向量；将每个网格的垂直向量投影在质心位置的垂直向量上并记录每个网格的垂直向量的投影长度，对所有投影长度求和；叶片卷曲程度确定模块，用于将求和结果与质心位置的垂直向量长度之比代入叶片卷曲指数公式求得叶片卷曲指数，通过叶片卷曲指数确定叶片卷曲程度。
13、本专利技术实施例提供一种叶片卷曲程度的计算设备，包括：存储器和处理器；所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述的一种叶片卷曲程度的计算方法。
14、本专利技术实施例提供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，所述计算机程序被处理器执行时实现上述所述的一种叶片卷曲程度的计算方法。
15、本专利技术实施例提供一种叶片卷曲程度的计算方法、系统、设备及介质，与现有技术相比，其有益效果如下：
16、获取三角面片化的叶片模型，并将三角面片化的叶片模型微分为多个网格，利用每个网格的顶点坐标求得每个网格的垂直向量，获取叶片模型质心位置的垂直向量，将每个网格的垂直向量投影在质心位置的垂直向量上并记录每个网格的垂直向量的投影长度，对所有投影长度求和，最后利用公式求得叶片卷曲指数，确定叶片卷曲程度。
17、其中，由于叶片卷曲时表面存在一定程度的起伏，将三角面片化的叶片模型微分为多个网格，每个网格的起伏程度不同，结合每个网格的垂直向量长度与叶片模型质心位置的垂直向量长度，利用叶片卷曲指数公式分析求得叶片卷曲指数，能够考虑到每个网格的起伏对计算叶片卷曲指数的影响，最终通过准确计算出的叶片卷曲指数确定叶片卷曲程度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种叶片卷曲程度的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种叶片卷曲程度的计算方法，其特征在于，所述根据每个网格的顶点坐标求得每个网格的垂直向量，具体步骤为：
3.如权利要求1所述的一种叶片卷曲程度的计算方法，其特征在于，所述获取叶片模型质心位置的垂直向量，具体步骤为：
4.如权利要求1所述的一种叶片卷曲程度的计算方法，其特征在于，所述将每个网格的垂直向量投影在质心位置的垂直向量上并记录每个网格的垂直向量的投影长度，对所有投影长度求和，具体步骤为：
5.如权利要求1所述的一种叶片卷曲程度的计算方法，其特征在于，所述叶片卷曲指数公式为：
6.如权利要求1所述的一种叶片卷曲程度的计算方法，其特征在于，所述获取三角面片化的叶片模型，具体步骤为：
7.如权利要求6所述的一种叶片卷曲程度的计算方法，其特征在于，所述预处理包括：
8.一种叶片卷曲程度的计算系统，其特征在于，包括：
9.一种叶片卷曲程度的计算设备，包括：存储器和处理器；
10.一种计算机可读存储
...【技术特征摘要】
1.一种叶片卷曲程度的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种叶片卷曲程度的计算方法，其特征在于，所述根据每个网格的顶点坐标求得每个网格的垂直向量，具体步骤为：
3.如权利要求1所述的一种叶片卷曲程度的计算方法，其特征在于，所述获取叶片模型质心位置的垂直向量，具体步骤为：
4.如权利要求1所述的一种叶片卷曲程度的计算方法，其特征在于，所述将每个网格的垂直向量投影在质心位置的垂直向量上并记录每个网格的垂直向量的投影长度，对所有投影长度求和，具体步骤为：
5.如权利要求1所述的一种叶片卷曲程度的计算...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。