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基于3DSOM的植株三维重建方法研究

发布时间:2019-11-09 02:45
【摘要】:三维重建技术在智慧农业研究领域有着广阔的应用前景。本研究以抽穗期小麦和树木枝干为研究对象,在搭建了植株序列图像获取平台的基础上,探究了3DSOM软件在不同数量序列图像下的植株三维重建效率和精度。对于小麦植株,分别对比了32、48、64幅序列图像下重建模型的效果和精度;试验表明:3DSOM对于小麦的重建效果一般。对于树木枝干,分别对比了40、60、80幅序列图像下的重建模型,试验表明重建效果较好。为了验证3DSOM软件对植株的重建精度,对小麦3个截段的测量进行了对比。对比结果表明:其重建误差不高于3.18%,最低为0.39%,平均精度为2.16%。对枝干的8个截段的测量对比结果表明:其重建误差不高于2.66%,最低为0.4 3%,平均精度为1.4 0%。因此,将3DSOM应用于植株的三维重建可以取得高精度的效果。
【图文】:

流程图,目标重建,流程图


流程如图1所示。序列图像是通过图像获取平台来获得,在此得到重建目标的360°环绕图像;图像处理是将目标和背景信息进行分离,便于3DSOM获得关于目标的全部信息;构建线框是3DSOM将上一步获得的信息进行整合,得到目标完整的线框模型。若需要目标的细节,3DSOM可以选择构建点云,否则3DSOM直接将图像获得的纹理信息贴在构建的线框模型上并得到目标的重建模型。图13DSOM目标重建流程图1.2试验对象分别选取抽穗期小麦和树木枝干开展研究,其中小麦植株高为46cm,叶片间最大宽度为13.8cm;枝干高度为21cm,枝干宽度为54cm。本研究所搭建的序列图像获取平台直径为37.08cm,满足图像序列获取的要求。图2为小麦和枝干固定在旋转展台上的实物图。图2固定在旋转展台上植株1.3图像序列获取平台的搭建为了高精度地获取植株的序列图像,搭建了一个三维目标获取工作平台。由于场地、灯光等各方面的限制,无法对大型目标进行拍摄,为了去除自然光对图像获取的影响,本研究设计了简易的补光措施,利用左右两组台灯对准拍摄目标,以消除阴影等导致的目标轮廓不清晰等问题。本研究实际搭建工作台如图3所示。其主要包括:①背景。选取白色A2纸和A4纸作为背景。②台灯。在光线不足时进行简易补光。③校准垫和旋转展台。校准垫由15组(每组4个)有规律的径迹点组成,用于判定目标图像的高度、角度和距离信息;旋转展台可以精确地控制每幅图像的拍摄角度,借助遥控器,便能精准地控制该转台每一次旋转的角度,并能精确到千分位。④照相机。拍摄时要保证相机设置不发生改变。⑤三脚架。起固定相机的作用。1.背景2.台灯3.旋转展台4.照相机5.三脚架图3实际搭建工作台2植株三维重建试验2.1试验材料1)试验样品。为了探究植株三维重建的?

植株,序列图像,图像序列,高精度


像;图像处理是将目标和背景信息进行分离,便于3DSOM获得关于目标的全部信息;构建线框是3DSOM将上一步获得的信息进行整合,得到目标完整的线框模型。若需要目标的细节,3DSOM可以选择构建点云,否则3DSOM直接将图像获得的纹理信息贴在构建的线框模型上并得到目标的重建模型。图13DSOM目标重建流程图1.2试验对象分别选取抽穗期小麦和树木枝干开展研究,其中小麦植株高为46cm,叶片间最大宽度为13.8cm;枝干高度为21cm,枝干宽度为54cm。本研究所搭建的序列图像获取平台直径为37.08cm,满足图像序列获取的要求。图2为小麦和枝干固定在旋转展台上的实物图。图2固定在旋转展台上植株1.3图像序列获取平台的搭建为了高精度地获取植株的序列图像,搭建了一个三维目标获取工作平台。由于场地、灯光等各方面的限制,无法对大型目标进行拍摄,为了去除自然光对图像获取的影响,本研究设计了简易的补光措施,利用左右两组台灯对准拍摄目标,以消除阴影等导致的目标轮廓不清晰等问题。本研究实际搭建工作台如图3所示。其主要包括:①背景。选取白色A2纸和A4纸作为背景。②台灯。在光线不足时进行简易补光。③校准垫和旋转展台。校准垫由15组(每组4个)有规律的径迹点组成,用于判定目标图像的高度、角度和距离信息;旋转展台可以精确地控制每幅图像的拍摄角度,借助遥控器,便能精准地控制该转台每一次旋转的角度,并能精确到千分位。④照相机。拍摄时要保证相机设置不发生改变。⑤三脚架。起固定相机的作用。1.背景2.台灯3.旋转展台4.照相机5.三脚架图3实际搭建工作台2植株三维重建试验2.1试验材料1)试验样品。为了探究植株三维重建的效果,,分别选取32、48、64幅小麦植株序列图像和40、60、80幅树木枝干序列图像进行?

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本文编号:2558200

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