基于几何模型的绿萝叶片外部表型参数三维估测

发布时间：2021-10-12 10:15

　　为快速高效获取叶类植物叶片的外部表型参数、掌握植株生长状况,以绿萝叶片为研究对象,提出一种基于几何模型的叶长、叶宽与叶面积的三维估测方法。利用微软Kinect V2相机,自80 cm高度垂直位姿获取绿萝叶片局部点云,并进行直通滤波去噪与包围盒精简等预处理,测量得到点云外形参数,输入预先建立的SAE网络分类预测得到几何模型参数,并基于曲面参数方程建立叶片几何模型。采用粒子群优化算法计算几何模型离散点云和局部点云间的空间距离,进行空间匹配,利用遗传算法求解最优匹配模型的内部模型参数,输出最优匹配模型的叶长、叶宽与叶面积作为估测结果。实验共采集150片绿萝叶片的局部点云数据,将估测结果和真实值进行数学统计与线性回归分析,得出叶长、叶宽与叶面积估测的平均误差分别为0.46 cm、0.41 cm和3.42 cm²,叶长估测R²和RMSE分别为0.88和0.52 cm,叶宽R²和RMSE分别为0.88和0.52 cm,叶面积R²和RMSE分别为0.95和3.60 cm²。实验表明,该方法对... 

【文章来源】：农业机械学报. 2020,51(12)北大核心EICSCD

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【部分图文】：

点云数据采集

点云数据分割与处理

根据该方程构建的绿萝叶片几何模型如图3所示。以上分析可知，在绿萝参数曲面方程中，包含h、b、ut、ub、ax、dy、at、ab、xb、yb10个内部模型参数。这10个内部模型参数影响着几何模型的L、B、H、S4个外部表型参数，将模型Y方向上的最高点与最低点间的差值作为模型的叶长(记为L);将模型X方向上的最高点与最低点间的差值作为叶宽(记为B);将模型Z方向上的最高点与最低点间的差值作为叶片高度(记为H);并对曲面进行插值，计算出曲面的表面积作为叶面积(记为S)。各外形指标示意图如图3所示。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3432384