基于轮廓分割的草莓叶片三维建模
本文关键词: 图像采集 图像分割 农作物 多源信息 点云聚类 三维建模 出处:《农业工程学报》2017年S1期 论文类型:期刊论文
【摘要】:为精确构建原位草莓植株三维空间结构,以高架栽培模式生长环境下的草莓植株为研究对象,提出了一种基于多源图像轮廓分割的草莓植株结构形态三维重建算法。通过改进的多源图像融合算法,建立多源图像映射关系,融合预处理后的多源信息得到待分割强度图;计算待分割强度图矢量场卷积的局部中心,选出多目标的初始轮廓控制点,将参数的活动轮廓模型应用于待分割强度图像进行叶片的分割;采用标记的方法将分割轮廓映射至距离点云集,设计以单个叶片为单位的平面拟合选择机制,最终完成草莓三维模型的重建及显示。为验证该算法的有效性,将三维重建后的有效叶片数,平均单叶长度及叶片距离差作为评价指标,实验结果表明,有效叶片数正确率为85.6%,平均单叶长度模型正确计算率为88.4%,叶片距离差正确计算率为82.4%,研究结果可应用于原位草莓植株的空间位置测量,可为农业机器人局部视觉场景中植株空间结构的构建提供参考。
[Abstract]:In order to accurately construct the three-dimensional spatial structure of strawberry plants in situ, strawberry plants grown in elevated culture mode were taken as the research object. A 3D reconstruction algorithm of strawberry plant structure and morphology based on multi-source image contour segmentation is proposed. The multi-source image mapping relationship is established through an improved multi-source image fusion algorithm. The preprocessed multi-source information is fused to obtain the intensity map to be segmented. The local center of vector field convolution of intensity map is calculated and the initial contour control point of multi-object is selected. The active contour model of parameters is applied to segmenting the blade of intensity image to be segmented. The segmentation contour is mapped to the distance point cluster by the method of marking, and a plane fitting selection mechanism based on a single blade is designed, and the reconstruction and display of the 3D model of strawberry are completed finally. The validity of the algorithm is verified. The effective leaf number, the average leaf length and the leaf distance difference after 3D reconstruction were taken as the evaluation indexes. The experimental results showed that the correct rate of effective leaf number was 85.6%. The correct calculation rate of average single leaf length model was 88.4 and the correct calculation rate of leaf distance difference was 82.4. The results can be used to measure the spatial position of strawberry plants in situ. It can provide a reference for the construction of plant spatial structure in the local vision scene of agricultural robot.
【作者单位】: 中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室;
【基金】:国家高技术研究发展计划(863计划)(2013AA102406)
【分类号】:TP391.41
【正文快照】: 张雪,郭彩玲,宗泽,张伟洁,刘刚.基于轮廓分割的草莓叶片三维建模[J].农业工程学报,2017,33(增刊1):206-211.doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.z1.031 http://www.tcsae.orgZhang Xue,Guo Cailing,Zong Ze,Zhang Weijie,Liu Gang.3D reconstruction of strawberry leaves ba
【参考文献】
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1 沈跃;徐慧;刘慧;李宁;;基于K-means和近邻回归算法的Kinect植株深度图像修复[J];农业工程学报;2016年19期
2 杨信廷;孙文娟;李明;陈梅香;明楠;韩佳伟;李文勇;陈明;;基于K均值聚类和开闭交替滤波的黄瓜叶片水滴荧光图像分割[J];农业工程学报;2016年17期
3 段涛;侯彤瑜;郭焱;杨宇虹;马韫韬;徐照丽;;基于三维坐标数据的烟草植株叶曲线拟合研究[J];中国烟草学报;2015年06期
4 郭彩玲;宗泽;张雪;马晓丹;刘刚;;果树冠层三维点云颜色矫正方法研究[J];农业机械学报;2015年S1期
5 宗泽;张雪;郭彩玲;马丽;刘刚;弋景刚;;基于骨架提取算法的作物表型参数提取方法[J];农业工程学报;2015年S2期
6 何东健;邵小宁;王丹;胡少军;;Kinect获取植物三维点云数据的去噪方法[J];农业机械学报;2016年01期
7 张艳超;庄载椿;肖宇钊;何勇;;基于运动恢复结构算法的油菜NDVI三维分布[J];农业工程学报;2015年17期
8 邹秋霞;杨林楠;彭琳;郑强;;基于Lab空间和K-Means聚类的叶片分割算法研究[J];农机化研究;2015年09期
9 杨航;吴笑天;贺柏根;朱明;;基于多尺度导引滤波的图像融合方法[J];光电子·激光;2015年01期
10 周薇;马晓丹;张丽娇;郭彩玲;刘刚;;基于多源信息融合的果树冠层三维点云拼接方法研究[J];光学学报;2014年12期
【共引文献】
相关期刊论文 前10条
1 刘伟;徐成鸿;陈张言;程启;;目标图像数据选择性自适应滤波方法仿真[J];计算机仿真;2017年02期
2 张雪;郭彩玲;宗泽;张伟洁;刘刚;;基于轮廓分割的草莓叶片三维建模[J];农业工程学报;2017年S1期
3 刘祝华;袁文;;向导滤波器的整数FPGA设计结构[J];计算机工程与科学;2017年02期
4 周婷婷;张虹波;潘丽静;;三种聚类算法在建筑图像分割上的应用[J];现代计算机(专业版);2017年02期
5 沈跃;徐慧;刘慧;李宁;;基于K-means和近邻回归算法的Kinect植株深度图像修复[J];农业工程学报;2016年19期
6 李美丽;;基于多尺度变换的PCNN和FOA图像融合[J];光电子·激光;2016年07期
7 王萌;李建平;喻擎苍;季明东;朱松明;;樱桃小番茄腋芽去除点定位方法研究[J];农业机械学报;2016年09期
8 徐照丽;孙艳;吴茜;惠放;郭焱;杨宇虹;马韫韬;;烟草功能-结构模型GreenLab-Tobacco的构建[J];中国烟草学报;2016年03期
9 李晓斌;王玉顺;付丽红;;用K-means图像法和主成分分析法监测生菜生长势(英文)[J];农业工程学报;2016年12期
10 周薇;郑耿峰;张健;;电梯门锁啮合深度的图像测量方法研究[J];电子设计工程;2016年12期
【二级参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 何东健;邵小宁;王丹;胡少军;;Kinect获取植物三维点云数据的去噪方法[J];农业机械学报;2016年01期
2 王勇;蒋爱民;胥立波;;基于k-means的Kinect深度图像空洞修复算法[J];微处理机;2015年04期
3 徐黎明;吕继东;;基于同态滤波和K均值聚类算法的杨梅图像分割[J];农业工程学报;2015年14期
4 王丹丹;徐越;宋怀波;何东健;张海辉;;融合K-means与Ncut算法的无遮挡双重叠苹果目标分割与重建[J];农业工程学报;2015年10期
5 赵爱罡;王宏力;杨小冈;陆敬辉;何星;;融合几何特征的压缩感知SIFT描述子[J];红外与激光工程;2015年03期
6 张智韬;兰玉彬;郑永军;陈立平;宋鹏;;影响大豆NDVI的气象因素多元回归分析[J];农业工程学报;2015年05期
7 李实秋;雷建军;周志远;张海龙;范晓红;;基于SIFT匹配的多视点立体图像零视差调整[J];红外与激光工程;2015年02期
8 白树斌;张维忠;袁翠梅;王国栋;宋明玉;;基于RGB-D图像的深度图空洞修复[J];青岛大学学报(自然科学版);2015年01期
9 周金辉;马钦;朱德海;郭浩;王越;张晓东;李绍明;刘哲;;基于机器视觉的玉米果穗产量组分性状测量方法[J];农业工程学报;2015年03期
10 员玉良;盛文溢;;基于主成分回归的茎直径动态变化预测方法[J];农业机械学报;2015年01期
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4 ;[J];;年期
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1 齐鹏飞;自动石磨豆浆机的研制[D];河北农业大学;2012年
2 杨育桢;数字近景摄影测量在古文物三维重建中的应用研究[D];西安科技大学;2012年
,本文编号:1444246
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