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基于三维点云数据的苹果树冠层几何参数获取 总被引：11，自引：9，他引：2
针对果园环境下苹果树冠层参数获取精度较低的问题,提出了基于地面三维激光扫描仪高精度获取苹果树冠层参数的方法.选用Trimble TX8地面三维激光扫描仪作为苹果树冠层三维点云数据采集设备,提出了基于标靶球的KD-trees-ICP算法,用于高精度配准苹果树冠层三维点云数据.研究了平均风速小于4.5 m/s时,距离地面三维激光扫描仪不同远近条件下的标靶球配准残差和拟合误差的变化规律,分析结果表明,标靶球平均配准残差为1.3mm,平均拟合误差为0.95 mm,低于大场景测量配准误差要求(5mm).为了提高有风环境下提取苹果树冠层参数的精度,研究了0.9～4.5 m/s区间平均风速影响下的苹果树冠层枝干、果实、叶片的三维点云质量,建立了风速与叶片侧面厚度的曲线拟合模型,分析结果表明,在果园平均风速小于1.6 m/s时可以从苹果树冠层三维点云数据中提取高精度冠层参数.利用地面激光三维扫描仪获取距离苹果树12 000 mm以内冠层参数,测量精度高于人工测量,相对误差小于4％,为果树高通量信息获取提供了技术支持. 相似文献
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我国4种主要苹果树形冠层结构和辐射三维分布比较研究 总被引：3，自引：0，他引：3
树体结构和辐射分布是影响果树冠层光合生产力和果实产量品质的主要因素。本文以"富士"苹果(Malus domestica Borkh.cv.‘Fuji’)为试材,采用田间调查方法,系统研究了我国苹果生产中4种主要树形的树体结构参数以及叶面积密度(LAD)和光合有效辐射(PAR)的三维分布特征。结果表明,开心形树冠的枝量(894×103·hm-2)和叶面积指数(LAI,2.53)最小,其他3种树形中小冠疏层形分别为2 280×103·hm-2、4.14,疏散分层形分别为2 119×103·hm-2、3.98,纺锤形分别为2 190×103·hm-2、3.88。不同树形LAD三维分布各不相同,小冠疏层形苹果树的叶片主要分布在树冠的0.5~1.5 m之间,疏散分层形和纺锤形主要分布在0.5~2.0 m之间,开心形主要分布在1.0~2.0 m之间。通过对不同树形LAD和PAR三维分布比较发现,每种树形的PAR都随树冠深度的增加而降低,在树冠中部LAD最大部位辐射消减最快,PAR的三维分布主要与叶片分布有关。其中开心形树冠的平均PAR最高,分布最均匀。4种树冠内叶片得到的平均相对PAR小冠疏层形为24.85%,疏散分层形为28.84%,纺锤形为27.71%,开心形为37.28%。开心形树冠内低光区的叶片所占比例只有35%,其他树形都超过50%。研究表明,不同相对PAR范围内的叶片比例能够更好地反映果树冠层的辐射情况,开心形树冠在辐射分布上优于其他3种树形。 相似文献
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图像拼接重建苹果树冠层器官三维形态 总被引：1，自引：4，他引：1
为重建苹果树年生长期冠层器官三维形态,以休眠期、疏花期、成熟期苹果树冠层为研究对象,分别针对基于光合混合探测技术(photonic mixer detector,PMD)的摄像机与彩色摄像机获取的强度图像与彩色图像开展冠层图像拼接技术研究。利用Scale invariant feature transform算法的尺度不变特征,并结合Random sample consensus算法精确确定图像映射模型,避免了果园非结构光及图像尺度变换的影响。以此为基础,应用拉普拉斯金字塔分解与重构算法、分层确定融合规则,实现了不同生长期的冠层图像拼接,有效克服了传统融合算法反映细节信息能力差、拼接痕迹明显等缺点。果园不同环境下(晴天顺光、晴天逆光、阴天)的试验表明:提出的拼接方法适合于苹果树年生长期的冠层器官图像拼接,且算法的鲁棒性、速度及拼接精度均能满足冠层三维重建工作的要求,研究成果对提升剪枝、疏花、测产、采摘等果园管理的信息化水平具有重要意义。 相似文献
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为了获取近似真实的苹果树冠层反射率,该文以山东省栖霞市为研究区,应用DEM数据和6S辐射传输模型,对苹果树花期TM影像进行辐射校正、混合像元分解,获取26个果园苹果树冠层反演反射率,将反演结果与相同时段地面实测冠层反射率以及表观反射率、表观—像元分解反射率进行比较,分析了反演效果及精度。结果表明,地表反演反射率有效减弱了地形和大气的影响,恢复了阴影处的地物,影像清晰度明显提高;苹果树冠层反演反射率样本平均值误差较表观、表观—像元分解、地表反演3类反射率小,与实测值的相关系数提高,而且样本间变化趋势与实测值基本一致。此反演方法具有一定可行性,对于苹果树冠层反射率和苹果园管理基础数据获取与应用具有积极意义,也可为其他农业遥感反演研究及应用提供借鉴。 相似文献
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无人机机载激光雷达提取果树单木树冠信息 总被引：2，自引：3，他引：2
定株管理是未来果园精准生产管理的趋势,果树单木树冠信息的提取是定株管理的关键。该研究利用无人机采集的苹果园激光探测与测量数据（Light Detection and Ranging,LiDAR）检测和测量每棵果树的树冠面积和树冠直径,并评价空间分辨率对于果树单木树冠检测与提取的影响。该方法主要包括使用反距离权重插值法间接生成冠层高度模型（Canopy Height Model,CHM）;使用局部极大值滤波算法和标记控制分水岭分割算法（Marked-Controlled Watered Segmentation,MCWS）对果树进行单木树冠检测与提取,通过与参考数据的比较,评估了该方法的精度,并定量分析了空间分辨率对于单木树冠检测与信息提取结果的敏感性。结果表明,该方法有效地实现果树单木树冠检测与信息提取,代表果树检测精度的F1得分为94.86%,树冠轮廓提取准确率为86.39%,树冠面积的提取数据集和参考数据集的线性拟合结果决定系数和归一化均方根误差分别为0.81和20.56%,树冠直径的提取数据集和参考数据集的线性拟合结果决定系数和归一化均方根误差分别为0.85和14.79%,树冠面积和直径不同程度地被高估。此外,冠层高度模型的空间分辨率接近果树平均树冠直径的1/10时精度最高,可以有效检测果树单木树冠及提取树冠轮廓,从而准确提取果树单木树冠信息。 相似文献
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利用计盒维数和信息维数两种分形方法分析了黄河三角洲湿地柽柳种群的空间分布特征及其随水深梯度的变化。结果表明,不同水深梯度下柽柳种群分布格局的计盒维数均较大,随着水深的增大而逐渐减小,但变化幅度较小,反映了不同水深梯度下柽柳种群对水平空间的占据程度较大;信息维数总体上随水深的增大而减小,在水深低于-1．55m范围内,信息维数较大,柽柳种群的微观结构较为复杂,格局强度较高,水深高于-1．55m时,信息维数较小,柽柳种群的微观结构较为简单,格局强度较弱。水深-1．55m可能是黄河三角洲湿地柽柳种群分布格局的一个阅值。 相似文献
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基于超声波的果树冠层三维重构与体积测量 总被引：11，自引：8，他引：3
为了克服地面不平整和拖拉机非线性行驶对果树冠层参数测量的影响,该文在超声波传感器阵列测量果树冠层体积技术的基础上,使用RTK-DGPS空间定位技术和姿态航向参考系统,通过空间坐标的平移和旋转转换,直接获得以大地坐标表示的果树冠层的三维点阵云图数据,通过PC机后台处理重构果树冠层三维轮廓和计算果树冠层体积,并详细介绍了系统的结构与工作原理。以果园荔枝树为试验对象,采用该系统对15棵不同高度和体积的果树进行了3次重复试验,另对56棵树的测量结果与人工测量结果进行了对比分析,试验结果表明该方法具有较好的重复性（ 相似文献
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利用分形理论中的计盒维数、信息维数和关联维数,采取变换取样空间的方式研究了武夷山双遗产地景区系统分形特征的多尺度效应.结果表明:在A取样尺度上,武夷山双遗产地景区系统A的空闻结构计盒维数达到了1.474,信息维数为1.415,关联维数为1.048,3种维数的相关系数R值分别为0.994、0.999、0.969;在B取样尺度上,系统空间B1～B4的计盒维数范围为0.825～1.200,R值均达0.961以上,信息维数范围为0.919～1.302,R值均达0.964以上,关联维数范围为0.822～1.364,R值均达0.941以上;在C取样尺度上,系统空间C1～C16(去除空集及景点个数为1系统空间,下同)计盒维数范围为0.175～0.931,R值在0.775以上,信息维数范围为0.200～1.039,R值在0.771以上,关联维数范围为0.506～1.929,R值在0.704以上.说明武夷山世界双遗产地景区系统的空闻结构具有明显的分形特征,其分形维数对取样空间尺度有较强的敏感性. 相似文献
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矿区土地利用分形特征动态变化 总被引：2，自引：1，他引：2
为了揭示矿区土地利用结构的空间行为和迁移状况,以徐州城北矿区3期遥感数据为数据源,利用GIS空间分析技术,选取土地利用形状分维数、计盒维数、半径维数、分枝维数4个指标对3个时期（1978年、2000年和2011年）矿区土地利用结构的复杂程度、稳定程度、空间占比、衰减状况和相互渗透程度进行多角度分析。结果表明,矿区土地呈现明显的分形特征,由于煤炭资源的开采、复垦项目的实施和城市化进程的加快,各地类的分形特征均发生了不同程度的变化：5种土地利用类型中,水域和耕/园地受煤炭开采和复垦活动的扰动较大,形状分维数和分枝维数均呈现先增加后降低的趋势,而城镇/工矿用地受城市化进程的影响,形状分维数持续增大,趋于不稳定;由于煤炭资源的开采,占用了大量耕地,使原本规整的耕地变得支离破碎并形成零星的塌陷积水区,使耕/园地的计盒维数和半径维数降低,而由于复垦项目的实施,使得水域斑块面积增大,使水域的计盒维数和半径维数增大;相关分析结果表明4个指标中计盒维数与半径维数和形状分维数与分枝维数两两间存在较弱的相关性。综上所述,煤炭资源的开采、矿区土地复垦和城市化是区域土地利用分形特征与结构稳定变化的主要驱动因素。 相似文献
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田间光照条件下应用半球图像解析玉米冠层结构参数 总被引：3，自引：3，他引：0
半球图像法是一种重要的作物冠层结构参数间接获取方法,该文针对半球图像法易受田间变化光照影响,提出一种基于多曝光图像融合映射的变化光照去除方法。首先,在田间条件下获取一组不同曝光值的冠层半球图像序列,然后通过图像亮度和曝光时间的线性方程组计算冠层的光照辐射强度图,而后采用直方图均衡化思想将不同时刻光照辐射强度图向RGB空间映射,映射后半球图像亮度均衡分布,消除光线变化对图像亮度的影响。在冠层参数解析阶段,利用Beer-Lambert定律反演玉米半球图像冠层叶面积指数(leaf area index,LAI)和平均叶倾角(mean leaf angle,MLA)的计算方法。试验结果表明,变化光照条件下半球图像冠层参数解析方法与直接测量法具有较高的相关性,LAI测量相关系数为0.970。该方法扩展了半球图像法的适用范围,为田间环境下冠层参数的自动连续监测提供了解决方案。 相似文献
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为解决当前果园探测技术难以在恶劣的果园环境中提取果树冠层信息的问题。该研究将毫米波雷达应用于果园冠层探测,搭建了基于毫米波雷达的果园冠层探测系统,利用该系统扫描得到了果园点云,检测和估算得到每棵果树的株高、冠幅和体积参数。针对毫米波雷达在不同距离下产生点云密度不同的问题,该研究提出了一种基于可变轴的椭球模型自适应密度聚类算法,用以提高果树点云识别效果,进而使用Alpha-shape算法和随机抽样一致算法（Random Sample Consensus）对果树进行了表面重建和结构参数的提取。通过与人工测量数据比较,该研究提出的聚类算法可以有效的识别和提取单木冠层点云,代表果树识别精度的 F1 分数为 93.7%;检测到的果树的株高和冠幅的平均相对误差分别为8.7%和8.1%,决定系数分别为0.84和0.92,均方根误差分别为16.39和7.82 cm;使用Alpha-shape算法计算得到平均果树体积为5.6 m3,相比传统几何法测量体积,体积计算准确度提高了59.4%。该研究表明毫米波雷达可以用于果园冠层信息的准确提取,为采集果园冠层信息提供了技术,对农业信息采集和自动化作业技术的发展具有重要意义。 相似文献
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基于点云的果树冠层叶片重建方法 总被引：1，自引：1，他引：1
精确的果树三维冠层结构是农业科研人员进行功能结构模型研究的重要载体,该文提出一种快速、精确、自动的果树冠层叶片重建方法。首先根据带叶果树点云的局部和全局特征,建立椭球分层的点云密度收缩方法实现器官点云分离,然后利用邻近传播主成分分析算法实现叶片特征参数的求解,利用Laplacian收缩算法实现冠层骨架点的连通,从而实现冠层叶片的快速自动重建。最后利用C++及Point Cloud Library(PCL)点云库,开发果树叶片点云冠层自动重建系统,对苹果树、柑橘树等不同类型果树进行算法验证,结果表明该方法能够正确识别出的叶片数占冠层总叶片数的90%以上,叶面积指数的正确率大于95%,叶片倾角偏离5?以内的叶片数占总叶片数的90%以上。该方法得到了较好的可视化效果和叶冠三维重建精度,可为后期树体冠层内光合作用的研究、整形修剪、农业仿真试验等提供参考。 相似文献
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基于图像特征融合的苹果在线分级方法 总被引：8，自引：7，他引：1
苹果在线分级是提升苹果商品化价值的重要环节,需要同时满足分级准确度和速度要求。为进一步提高苹果在线分级效率,该文借助机器视觉技术动态采集苹果传输过程中的实时图像,提出改进的三层Canny边缘检测算法来提取苹果轮廓以克服采集图像中的光线噪声影响,通过分析苹果分级指标,采用判别树对苹果的果径、缺陷面积、色泽等特征进行初步分级判断,并采用粒子群参数优化的支持向量机对果形、果面纹理、颜色分布等特征进行模型构建与分级,最后,通过将两种分级判断结果进行决策融合来实现样本精确分级。同时,采取图像压缩和特征降维方法提高实时性。试验结果表明,基于图像特征决策融合的苹果分级准确率可达到95%,平均分级速率可达到4个/s。研究结果为水果的在线分级提供参考。 相似文献
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《Journal of plant nutrition》2013,36(4-5):639-650
The aim of the study was to examine the effect of calcium chloride sprays at different water volumes on ‘Szampion’ apple calcium (Ca) concentration. Apple trees were sprayed with CaCl2at a rate of 7 kg ha?1 using 250, 500, 1000, and 1500 L of water which represents: 2.8, 1.4, 0.7 and 0.5% CaCl2 solution, respectively. Sprays with CaCl2 were applied 6, 4, and 2 weeks before fruit harvest by a directed air-jet sprayer with radial fan. Fruit Ca concentrations were determined from the bottom (to 1.5 m height), middle (from 1.6 to 2.3 m height) and top (from 2.4 to 3.0 m height) of tree. The trees unsprayed with Ca served as a control. The study showed that such treatments did not injure leaves and fruit. Efficacy of CaCl2 sprays at studied water rates in increasing fruit Ca concentration was similar. Apples sprayed with Ca from the middle and bottom of tree canopy had higher Ca concentrations than control fruit. Leaf Ca applications at all water volumes had no effect on fruit Ca concentration from tree canopy top, however, laboratory study indicated that apples from this zone had ability to take up exogenous Ca. It was also found that young ‘Szampion’ fruitlets took up clearly less exogenous Ca as compared to mature fruit, which suggests that Ca sprays of this cultivar should be performed mainly at late apple development stages. 相似文献
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施肥配合薄膜生草二元覆盖有效提高渭北苹果的产量和品质 总被引：2，自引：0，他引：2