基于机载三维激光扫描的大豆冠层几何参数提取

论文摘要

为了实现大田大豆单株植株几何参数（高度、体积）准确获取,该文构建了基于机载激光雷达（LiDAR）的农作物表型探测系统,并开展了大田标定和探测试验。针对大田大豆垄上种植模式下地面平整度差异大、植株枝叶交接难以区分的问题,提出了一种LiDAR表型探测系统下的基于局部邻域特征分割与均值漂移算法的提取方法。在获取的点云中,首先使用基于局部邻域特征的语义分割方法提取一垄植株行,然后采用均值漂移算法提取单株植株,最后进行植株表面重建和植株几何参数统计。LiDAR表型探测系统在沿探测系统前进运动方向、垂直运动方向、垂直地面方向最大误差分别为0.58%（5.8 cm）、-1.75%（-7.0 cm）、-1.74%（-3.4 cm）。该文采用的基于局部邻域特征的分割方法,植株与地面分类的效果良好,人工统计植株数量相比,检测植株数量的平均相对误差为11.83%。相对于常用的RANSAC（random sampleconsensus）方法,使用该文提出的高度计算方法,大豆植株高度平均相对误差从9.05%下降到5.14%,利用alpha-shape算法重建后的冠层体积平均值为48.5 dm3。该文工作可为作物植株分割和体积统计提供借鉴。

论文目录

• 0 引言
• 1 材料与方法
•   1.1 数据获取
•     1.1.1 数据获取系统组成
•     1.1.2 试验环境与方案
•   1.2 数据处理方法
•     1.2.1 点云数据预处理
•     1.2.2 地面分割与作物点云提取
•     1.2.3 获取单株大豆植株
•     1.2.4 计算大豆冠层高度与体积
• 2 结果与分析
•   2.1 精度验证结果
•   2.2 提取地面结果
•   2.3 获取大豆单株植株结果
•   2.4 大豆冠层高度与体积计算结果
•     2.4.1 植株高度结果
•     2.4.2 植株体积结果
• 3 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 管贤平,刘宽,邱白晶,董晓娅,薛新宇

关键词: 激光,提取,数据处理,单株点云,几何参数

来源: 农业工程学报 2019年23期

年度: 2019

分类: 农业科技,基础科学,信息科技

专业: 物理学,农作物,无线电电子学

单位: 江苏大学农业农村部植保工程重点实验室,农业农村部南京农业机械化研究所

基金: 国家重点研发计划项目课题(2017YFD0701403)

分类号: S565.1;TN249

页码: 96-103

总页数: 8

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