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基于三维点云的黄瓜叶片分割与表型参数提取方法
被引量：
1
1
作者
王纪章
姚承志
+2 位作者
周静
黄志刚
陈勇明
《农业机械学报》
北大核心
2025年第3期354-362,共9页
自动获取植株冠层表型形状对黄瓜育种和科学栽培至关重要。由于当前三维点云处理技术难以在黄瓜植株点云上对茎叶进行有效分离,分割准确率和效率较低。本文提出了一种改进的区域生长分割算法,并对分割后叶片进行表型提取。首先通过深度...
自动获取植株冠层表型形状对黄瓜育种和科学栽培至关重要。由于当前三维点云处理技术难以在黄瓜植株点云上对茎叶进行有效分离,分割准确率和效率较低。本文提出了一种改进的区域生长分割算法,并对分割后叶片进行表型提取。首先通过深度相机从4个角度采集黄瓜点云数据,在统计滤波和颜色滤波去除背景噪声以及离群点的基础上,基于旋转轴和广义最近点迭代(Generalized nearest point iterative,GICP)算法对点云进行配准获取完整黄瓜植株点云;使用体素和移动最小二乘算法(Moving lest squares,MLS)对区域生长算法进行改进,实现茎叶分离与叶片分割;分割后叶片点云自动提取叶片数量、叶面积、叶长、叶宽、叶周长表型参数。实验结果表明,与传统区域生长算法相比,改进区域生长算法可以精准地分割出单个叶片,对移栽15 d的准确率平均提升12.5个百分点,对移栽60 d的准确率平均提升22.5个百分点。叶面积、叶长、叶宽、叶周长4个参数与真实测量值相比决定系数R^(2)分别为0.96、0.93、0.93、0.94,均方根误差(RMSE)分别为12.69 cm^(2)、0.93 cm、0.98 cm、2.27 cm。本文提出的方法能够从单株黄瓜点云中高效地分割出单个叶片点云,并准确地计算相关表型性状,为温室黄瓜高通量自动化表型测量提供有力的技术支持。
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关键词
黄瓜叶片
三维点云
表型参数
分割
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职称材料
基于增强型ORB-SLAM 3算法的黄瓜植株稠密建图
2
作者
王悦辰
周静
+3 位作者
黄志刚
陈勇明
王纪章
倪纪恒
《农业机械学报》
CSCD
北大核心
2024年第S1期270-279,共10页
为了实现温室高秆作物(黄瓜)植株的点云获取,本文提出一种稠密建图算法。该算法基于ORB-SLAM 3算法架构,通过改进特征点的提取过程,采用四叉树的提取方法使得特征点分布更为均匀,提升关键点质量。加入稠密建图线程、八叉树地图线程、栅...
为了实现温室高秆作物(黄瓜)植株的点云获取,本文提出一种稠密建图算法。该算法基于ORB-SLAM 3算法架构,通过改进特征点的提取过程,采用四叉树的提取方法使得特征点分布更为均匀,提升关键点质量。加入稠密建图线程、八叉树地图线程、栅格地图线程。稠密建图线程通过恢复单帧点云,并结合统计滤波与体素滤波进行处理,再根据黄瓜植株两侧的相机位姿将黄瓜点云从相机坐标系转移到世界坐标系下进行配准融合。相较于传统的转台式多视角配准方式,该算法解决了垄两侧点云的配准信息缺失问题,成功实现垄两侧黄瓜点云的自动配准融合,最终获得高精度的温室与黄瓜作物的点云模型。为验证本研究的实用性,进行TUM数据集与真实场景的测试,结果表明增强型ORB-SLAM 3算法运行轨迹更精准,其绝对误差平均降低21.4%。本研究可实现高秆作物的三维点云获取,能够为后续表型数据分析提供基础数据。
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关键词
温室
黄瓜植株
稠密建图
滤波处理
ORB-SLAM
3
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职称材料
温室不同遮阳部位与遮阳密度对番茄光合特性的影响
3
作者
王文元
倪纪恒
《江苏农业科学》
北大核心
2024年第16期197-202,共6页
番茄是江苏重要的园艺作物之一,江苏地区夏季高温、高湿、光照强的气候特点,使得番茄的越夏设施栽培较为困难,可利用遮阳网等设施设备达到节能、高效的目的。以番茄为试验对象,探究不同遮阳部位和不同遮阳网密度对江苏温室番茄越夏栽培...
番茄是江苏重要的园艺作物之一,江苏地区夏季高温、高湿、光照强的气候特点,使得番茄的越夏设施栽培较为困难,可利用遮阳网等设施设备达到节能、高效的目的。以番茄为试验对象,探究不同遮阳部位和不同遮阳网密度对江苏温室番茄越夏栽培光合特性的影响,试验共设计4种遮阳处理:顶部+四周双层遮阳(T1)、顶部+四周单层遮阳(T2)、顶部单层遮阳(T3)、四周单层遮阳(T4),以不覆盖遮阳网为对照。结果表明,4种遮阳处理的透光率从大到小依次为顶部单层、四周单层、顶部+四周单层、顶部+四周双层。遮阳增大了番茄光合可利用光的范围。当光合有效辐射小于2000μmol/(m^(2)·s)时,无遮阳处理组番茄净光合速率大于所有遮阳处理;当光合有效辐射大于2000μmol/(m^(2)·s)时,顶部单层遮阳处理的番茄叶片净光合速率超过无遮阳组。顶部单层遮阳处理的番茄叶片叶绿素、最大光化学效率(F_(v)/F_(m))高于其他所有处理,初始荧光F_(o)、最大荧光F_(m)显著低于其他处理,即顶部单层遮阳提高了番茄叶片叶绿素、PSⅡ反应中心的开放程度。综合各项指标,认为在江苏设施番茄越夏栽培中,采取顶部单层遮阳能够有效提升番茄光合特性,利于番茄的周年生产。
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关键词
设施番茄
遮阳部位
遮阳密度
光合作用
周年生产
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职称材料
题名
基于三维点云的黄瓜叶片分割与表型参数提取方法
被引量：
1
1
作者
王纪章
姚承志
周静
黄志刚
陈勇明
机构
江苏
大学农业
工程
学院
江苏省物联网智慧园艺设施工程技术研究中心
出处
《农业机械学报》
北大核心
2025年第3期354-362,共9页
基金
国家自然科学基金项目(32171896)
江苏省重点研发计划项目(BE2022327)。
文摘
自动获取植株冠层表型形状对黄瓜育种和科学栽培至关重要。由于当前三维点云处理技术难以在黄瓜植株点云上对茎叶进行有效分离,分割准确率和效率较低。本文提出了一种改进的区域生长分割算法,并对分割后叶片进行表型提取。首先通过深度相机从4个角度采集黄瓜点云数据,在统计滤波和颜色滤波去除背景噪声以及离群点的基础上,基于旋转轴和广义最近点迭代(Generalized nearest point iterative,GICP)算法对点云进行配准获取完整黄瓜植株点云;使用体素和移动最小二乘算法(Moving lest squares,MLS)对区域生长算法进行改进,实现茎叶分离与叶片分割;分割后叶片点云自动提取叶片数量、叶面积、叶长、叶宽、叶周长表型参数。实验结果表明,与传统区域生长算法相比,改进区域生长算法可以精准地分割出单个叶片,对移栽15 d的准确率平均提升12.5个百分点,对移栽60 d的准确率平均提升22.5个百分点。叶面积、叶长、叶宽、叶周长4个参数与真实测量值相比决定系数R^(2)分别为0.96、0.93、0.93、0.94,均方根误差(RMSE)分别为12.69 cm^(2)、0.93 cm、0.98 cm、2.27 cm。本文提出的方法能够从单株黄瓜点云中高效地分割出单个叶片点云,并准确地计算相关表型性状,为温室黄瓜高通量自动化表型测量提供有力的技术支持。
关键词
黄瓜叶片
三维点云
表型参数
分割
Keywords
cucumber leaf
3D point cloud
phenotypic parameters
segmentation
分类号
TP391 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
基于增强型ORB-SLAM 3算法的黄瓜植株稠密建图
2
作者
王悦辰
周静
黄志刚
陈勇明
王纪章
倪纪恒
机构
江苏
大学农业
工程
学院
江苏省物联网智慧园艺设施工程技术研究中心
出处
《农业机械学报》
CSCD
北大核心
2024年第S1期270-279,共10页
基金
国家自然科学基金项目(32171896)
江苏省重点研发计划项目(BE2002327)
+1 种基金
新疆维吾尔自治区重点研发计划专项(2022B02032)
苏州市重点研发计划项目(SNG2022022)
文摘
为了实现温室高秆作物(黄瓜)植株的点云获取,本文提出一种稠密建图算法。该算法基于ORB-SLAM 3算法架构,通过改进特征点的提取过程,采用四叉树的提取方法使得特征点分布更为均匀,提升关键点质量。加入稠密建图线程、八叉树地图线程、栅格地图线程。稠密建图线程通过恢复单帧点云,并结合统计滤波与体素滤波进行处理,再根据黄瓜植株两侧的相机位姿将黄瓜点云从相机坐标系转移到世界坐标系下进行配准融合。相较于传统的转台式多视角配准方式,该算法解决了垄两侧点云的配准信息缺失问题,成功实现垄两侧黄瓜点云的自动配准融合,最终获得高精度的温室与黄瓜作物的点云模型。为验证本研究的实用性,进行TUM数据集与真实场景的测试,结果表明增强型ORB-SLAM 3算法运行轨迹更精准,其绝对误差平均降低21.4%。本研究可实现高秆作物的三维点云获取,能够为后续表型数据分析提供基础数据。
关键词
温室
黄瓜植株
稠密建图
滤波处理
ORB-SLAM
3
Keywords
greenhouse
cucumber plants
dense building maps
filter processing
ORB-SLAM 3
分类号
S642.2 [农业科学—蔬菜学]
TP391.41 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
温室不同遮阳部位与遮阳密度对番茄光合特性的影响
3
作者
王文元
倪纪恒
机构
江苏
大学农业
工程
学院
江苏省物联网智慧园艺设施工程技术研究中心
出处
《江苏农业科学》
北大核心
2024年第16期197-202,共6页
基金
苏州市重点研发项目(编号:SNG2022022)
新疆维吾尔自治区重点研发专项(编号:2022B02032-3)。
文摘
番茄是江苏重要的园艺作物之一,江苏地区夏季高温、高湿、光照强的气候特点,使得番茄的越夏设施栽培较为困难,可利用遮阳网等设施设备达到节能、高效的目的。以番茄为试验对象,探究不同遮阳部位和不同遮阳网密度对江苏温室番茄越夏栽培光合特性的影响,试验共设计4种遮阳处理:顶部+四周双层遮阳(T1)、顶部+四周单层遮阳(T2)、顶部单层遮阳(T3)、四周单层遮阳(T4),以不覆盖遮阳网为对照。结果表明,4种遮阳处理的透光率从大到小依次为顶部单层、四周单层、顶部+四周单层、顶部+四周双层。遮阳增大了番茄光合可利用光的范围。当光合有效辐射小于2000μmol/(m^(2)·s)时,无遮阳处理组番茄净光合速率大于所有遮阳处理;当光合有效辐射大于2000μmol/(m^(2)·s)时,顶部单层遮阳处理的番茄叶片净光合速率超过无遮阳组。顶部单层遮阳处理的番茄叶片叶绿素、最大光化学效率(F_(v)/F_(m))高于其他所有处理,初始荧光F_(o)、最大荧光F_(m)显著低于其他处理,即顶部单层遮阳提高了番茄叶片叶绿素、PSⅡ反应中心的开放程度。综合各项指标,认为在江苏设施番茄越夏栽培中,采取顶部单层遮阳能够有效提升番茄光合特性,利于番茄的周年生产。
关键词
设施番茄
遮阳部位
遮阳密度
光合作用
周年生产
分类号
S641.204 [农业科学—蔬菜学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于三维点云的黄瓜叶片分割与表型参数提取方法
王纪章
姚承志
周静
黄志刚
陈勇明
《农业机械学报》
北大核心
2025
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于增强型ORB-SLAM 3算法的黄瓜植株稠密建图
王悦辰
周静
黄志刚
陈勇明
王纪章
倪纪恒
《农业机械学报》
CSCD
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
温室不同遮阳部位与遮阳密度对番茄光合特性的影响
王文元
倪纪恒
《江苏农业科学》
北大核心
2024
0
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