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基于点云的作物地下变态根可视化模拟 总被引：2，自引：2，他引：0
为研究作物地下变态根的可视化模拟,以肉质直根和块根为模拟对象,采用体着色三维重建的方法获取变态根点云,提出并实现了去除变态根点云噪声、离群点和修补孔洞的预处理通道,并对预处理后的点云进行曲面重建,构建曲面模型,进而提取变态根的构型参数,最后对重建后的曲面模型进行可视化模拟。以胡萝卜和马铃薯为试验对象进行了可视化模拟,结果表明,去除变态根点云噪声、离群点和修补孔洞的预处理通道,能有效得到完整、均匀和光顺的点云模型,从曲面模型提取的体积误差小于10%,利用重建得到的曲面模型可平滑逼真的可视化变态根形态。该文研究为植物变态根构型模拟提供了一种新方法。 相似文献
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为高效、精确地对单株作物进行三维重建,以点云方式无损测量作物表型信息,该研究提出一种基于Kinect V3深度相机的三维重建系统。使用步进电机搭建了一个旋转台,并将旋转台面设计成多颜色同心圆,利用同心圆计算平面法向量及圆心两特征信息,用于点云水平校准以及获取点云间的旋转平移矩阵;将Kinect V3采集的多视角点云变换到同一坐标系下,并结合裁剪迭代最近点（Trimmed Iterative Closest Point,TrICP）算法实现了多视角点云的粗配准与精配准,完成了作物三维重建。为检验该研究的三维重建效果,选取菜心、黄瓜苗为试验对象,与多视图立体视觉-运动恢复结构（Multi-View Stereo and Structure From Motion,MVS-SFM）算法重建点云进行对比,并提取叶面积参数与人工测量值进行比较。结果表明,两种方法下重建后的菜心点云间平均距离误差为0.59 cm,黄瓜苗点云间平均距离误差为0.67 cm,具有较高的相似度,而相较于MVS-SFM算法,该研究提出的方法的重建速度提高了约90%;该研究提出的方法所重建点云,菜心叶面积提取与标准参考值相对误差均值为5.88%,均方根误差为3.83 cm2,黄瓜苗叶面积提取与标准参考值相对误差均值别为6.50%,均方根误差为2.08 cm2,都显现出较高的准确性。该研究提出的方法能对单株作物进行快速三维重建,能有效提取叶面积参数,可为作物育种、栽培和农业生产提供高效技术手段和数据支持。 相似文献
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基于三维点云数据的花瓣形态及生长过程模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
目前对于虚拟植物的研究多是通过图形建模来模拟植物的生长变化,计算复杂且操作不灵活。随着三维扫描和点云重建技术的发展,为复杂植物形态可视化提供了新的手段。论文基于三维扫描的植物点云数据模型,研究了植物花瓣的形变和生长过程模拟。利用三维扫描仪获取植物花瓣的生长序列,采用MATLAB根据实测点云数据拟合植物生长函数曲线,最后将传统花卉生长模拟与点云模型的自由变形相融合,提出了依据实测点云数据通过点云模型变形算法模拟花卉植物动态生长的方法。该方法不仅能够保留花卉植物复杂的形态特征,而且使形变控制简单,模拟的花瓣形态及生长真实自然。此外,该方法还与基于物理的模拟方法进行比较,并利用拟合回归分析、实测花瓣数据与重建数据间误差对该方法的准确性进行了分析。结果显示花瓣生长期内决定系数达0.75以上及平均误差控制在2mm以内,研究结果为花卉植物的生长形变模拟提供了参考。 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TOF深度传感的植物三维点云数据获取与去噪方法 总被引：4，自引：2，他引：2
为提高植物三维重建的精度,更好地实现植物数字化研究,提出了基于TOF(time of flight)深度传感的植物三维点云数据获取与去噪方法。首先通过TOF深度传感来获取植物点云数据,采用直通滤波器对点云数据进行预处理,减少背景噪声;其次采用改进密度分析的离群点去噪算法,该算法通过结合邻近点平均距离和邻域点数数量2个特征参数,对点云数据中的离群点噪声进行检测和去除;最后采用双边滤波算法对点云内部的小尺寸噪声进行检测和去除。以番茄植株进行相关试验,试验结果表明:与传统双边滤波算法比较,该文算法最大误差降低了11.2%,平均误差降低了23.2%;与拉普拉斯滤波算法比较,最大误差降低了20.6%,平均误差降低了39.2%,表明该文提出的算法在保持点云特征的情况下,能简单高效地去除植物三维点云数据中的不同尺度噪声。 相似文献
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针对非结构化环境中采摘机器人缺少足够环境信息的问题,该研究提出了一种用于机器臂避障和路径规划的果实与枝条检测和三维重建方法。采用MobileNetV2取代传统DeepLabV3+主干特征提取网络Xception,并在特征提取模块引入了坐标注意力机制,通过改进网络对采集的RGB图像进行目标检测,并将检测到的火龙果和枝条语义掩膜转换成三维点云。提出一种基于非线性最小二乘法的椭球体拟合方法用于重建火龙果,用有限数量的AABB包围盒获取不规则的枝条的三维空间位姿信息。测试表明,改进后模型的平均交并比（mean intersection over union,mIoU）和平均像素精度（mean pixel accuracy,mPA）分别达到95.59%、98.01%,相较原模型分别提升2.57个百分点和1.44个百分点;平均推理时间和模型内存占用量分别降至94.74ms和22.52MB,分别仅为原模型的59%和11%。三维重建试验表明,火龙果果实重建的短轴尺寸和深度距离的平均绝对误差分别为0.44和2.04mm,枝条重建的样本标准差在各坐标轴上均小于10mm。结果证实了该研究方法可以有效地重建火龙果果实和枝条,可以为火龙果采摘机器人的采摘路径规划避障提供基础。 相似文献
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植物形态伴随着植物生长过程而发生变化,植物的三维重建对研究植物形态对植物生物量估测、植物病害虫害、基因型表达等有着很重要的意义。目前三维重建方法重建出的三维点云多包含植物的形态、颜色等特征,无法反应植物营养状况（如叶绿素含量）、病虫害胁迫等原因造成有机质空间三维分布改变,同时以往手段都需要专门仪器,携带和作业都受到很大限制。多光谱图像能够反应有机质含量等化学值的分布,在近地面遥感、农产品质量无损检测等发面取得了广泛的应用。该文通过采集31张4叶龄油菜的多光谱图像,使用运动恢复结构算法（structure from motion）方法对其进行空间三维重建,得到油菜的三维点云,并对点云中噪声点进行滤除。以控制点和控制长度对所得模型进行评价,得到长度最大偏差在0.1023 cm,RMSE=0.052599,证明该方法重建所得模型具有较好的空间均匀性与准确性,最后计算NDVI指数空间分布。证明所得模型对将来研究植物营养与病虫害胁迫空间分布有着重要意义。 相似文献
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针对笼养鸡舍环境下光照强度弱、作业通道内狭小导致机器人巡检时通道中心线检测困难的问题,该研究利用3D激光雷达对鸡舍通道中心线进行获取。首先通过机器人搭载的3D激光雷达对鸡舍作业通道信息进行采集,利用直通滤波、地面点滤波、体素滤波、统计滤波和平面投影对获取的3D激光雷达点云数据进行预处理,获取XOY平面上的点云数据。通过改变K-means聚类初始点选择方式和聚类函数对预处理后的点云数据进行数据分类。利用改进RANSAC算法对分类后的数据进行处理,提取通道中心线。试验结果表明该研究提出的改进K-means聚类算法平均耗时6.98 ms,相较于传统的K-means聚类算法平均耗时减少了29.40 ms,准确率提高了82.41%。该研究提出的改进RANSAC算法中心线提取准确率为93.66%、平均误差角为0.89°、平均耗时为3.94 ms,比LSM算法得到的平均误差角高0.14°,平均耗时减少6.15 ms。表明该研究提出的鸡舍通道中心线检测方法基本满足笼养鸡舍环境实时自主导航的需求,为巡检机器人在鸡舍作业通道内进行激光雷达导航提供了技术支撑。 相似文献
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基于Kinect V3深度传感器的田间植株点云配准方法 总被引：1，自引：1，他引：1
准确建立植物的三维点云是以点云方式高通量获取植株各部位物理参数的前提。为实现田间复杂环境下的植株三维点云配准,该研究提出了一种基于多标定球的田间植株点云自动配准方法,并分别在室内简单场景及大田复杂场景下从不同角度对多种作物采集的点云数据进行验证。该方法采用随机抽样一致性算法（Random Sample Consensus, RANSAC）结合点云减法的概念从下采样后的点云中实现多标定球的自动提取,弥补了RANSAC一次只能提取单个物体的缺点。然后基于各标定球的球心距离信息实现三维点集的自动匹配。最后使用奇异值分解算法解算旋转平移矩阵,实现点云的自动配准。不同场景下各作物的配准结果表明,各植株的水平90°、180°、270°以及垂直方向上的点云配准到水平0°点云下的平均轴向误差在6～17 mm之间,平均点位误差在13～30 mm之间,与手动配准的商用同类软件LiDAR360的配准结果相当,但配准过程的自动化程度明显提高,效率提高了67%。该文所提出的方法可在田间复杂环境下对低成本深度相机获取的植株点云实现高精度的自动配准,为田间植物表型参数的提取提供了低成本的可行方案。 相似文献
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基于点云配准的果树快速三维重建 总被引：1，自引：2，他引：1
旨在为果园生产管理提供果树三维可视化基础数据,该文提出了一种基于点云配准的自然光照环境下的果树三维重构方法。首先,利用RGB-D相机采集不同视角下的果树彩色图像和深度图像,并通过信息融合获取相应视角下果树的三维点云数据;第二,对果树原始点云进行去背景和滤波等预处理,利用归一化对齐径向特征NARF(Normal Aligned Radial Feature)算法计算每片点云中的关键点,并在关键点初运用快速点特征直方图FPFH(Fast Point Feature Histograms)描述子得到关键点的特征向量。通过计算比较两片点云的FPFH特征,寻找两片相邻点云之间的空间映射关系,利用随机抽样一致性RANSAC(RANdomSAmple Consensus)算法提纯映射关系并完成相邻两片点云的初始配准;第三,在初始配准的基础上,利用迭代最近点ICP(Iterative Closest Point)算法完成点云的精确配准;最后,利用上述点云初始配准和精确配准方法对果树多片点云进行全局配准并完整重构果树的三维点云图像。针对配准过程中时间消耗过大的问题,该文提出了基于OpenMP技术对配准进行加速的方法。结果表明,该文所提出的果树三维重构方法具有较高的准确性,配准的平均距离误差为0.0068 m;同时,在不影响配准精度和稳定性的前提下大幅提高了果树三维重建的效率。 相似文献
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焦居仁 《中国水土保持科学》2006,4(3):83-86
通过对我国退耕还林工程的期中评估,总结出退耕还林的主要经验:各级领导重视,精心组织实施;加大宣传力度,用政策调动农民积极性;制定规章制度,保证规范操作;落实个体承包,创新运行机制;示范带动,完善配套措施,正确处理几个关系;重视自然规律,加强科学性。指出退耕还林的主要问题:缺乏思路清晰、重点突出的综合总体规划;存在重林轻草、重生态、轻生计、重造轻封等问题;造林当年成活率低,植被建设布局、模式不够合理,对水资源承载能力考虑不够;政策和配套措施不落实。 相似文献
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提高沼渣液分离率的工程工艺技术在减轻后处理的工作量上起重要作用;沼渣液的后处理工程技术与发酵原料有极密切关系。猪鸡食谷类,谷物的比重>1,在水中发生沉淀,可采取沉降分离、离心分离法;而牛主食草料,因草的比重<1比水轻,在水中产生悬浮与上浮现象,故对牛粪沼渣液的分离只能采取筛滤分离方法。其后,对分离的猪鸡牛粪沼液均可采取氧化沟塘;农田漫流由土壤、生物、藻类、水生植物逐级降解;在有条件的地方可采用种植蔬菜等旱作物,应用沼液地下渗灌施肥兼污水处理,经土壤吸附利用后可做到达标排放,有效地防治了水质污染。 相似文献
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R. Evans 《Soil Use and Management》2013,29(1):105-118
Soil erosion is a key issue in Europe, and strategies to protect soil need to be developed. Hence, eroding soils or those at risk of erosion need to be identified. Much model‐derived information on rates of erosion and on erosion risk of cultivated land may be of dubious value, and thus, there is need for other ways to assess erosion. Field‐based assessment is one approach for assessing and monitoring erosion and gives information that can be used at a variety of scales. In this review paper, the continuing use of models that predict potential erosion is questioned, and it is argued that there is a need for more field‐based assessment and monitoring of water erosion with monitoring at frequent intervals. Such monitoring allows the magnitude of the erosion problem to be assessed properly, and thus, the physical, social and economic factors that drive erosion can be better analysed and addressed. Field‐based erosion monitoring should be undertaken in all global environments, and then the results can be used to validate those from models of potential erosion. 相似文献
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利用GIS与RS并结合农业行业标准(NY/T309-1996)和样区实际情况对江汉平原后湖地区耕地自然地力进行综合评价，从而实现土壤信息交流与共享，促进土地资源合理利用与科学管理。根据耕地资源特点及耕地地力评价的原理，在分析了多种耕地等级评价因子类型基础上，确定了每个评价因子的指数，并将层次分析(AHP)的原理和方法引入耕地地力评价以确定参评因子的权重；通过这些模型方法与GIS和RS结合，快速准确地完成耕地地力评价，并将评价结果成图输出。结果表明，江汉平原后湖地区的耕地地力可分为一、二、三、四等，其面积所占比例分别为20.99%、47.43%、19.38%、12.20%，其中大部分耕地地力处于中上水平，说明该地区的耕地质量的总体水平比较高；利用GIS和RS技术可以建立耕地资源数据库，快速准确地获取评价数据和确定评价单元，提高评价工作效率；通过分析不同等级地力水平可找出障碍因素，从而确定土壤改良方向和管理措施。 相似文献
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植物数量性状诱发突变的数学模型 总被引：1，自引：0，他引：1
本文提出了一种植物数量性状诱变的数学模型——混合分布模型。该模型将诱变后代群体分解成正常与突变两个子群体,总群体中性状的分布由两个子群体的分布混合而成。利用信息条件最小X~2估计方法,可以估计出总群体及两个子群体的均值和方差,以及突变子群体占总群体的比例,即突变率,并由此确定分布的形式。从两个子群体的方差还可估算出突变性状的广义遗传力。另外,该模型能够推广到多元情形,并举出了一个实例。 相似文献
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土壤导水率是决定坡地降水入渗与径流比例的关键,也是水分循环和土壤侵蚀模型中的重要参数,国内外对相关理论与方法进行了大量研究。综述田间测定土壤导水参数的几种方法的原理及应用,并对各种方法的优缺点进行对比分析。人们趋向于应用简单快速的测定仪器,降水头方法因为用水少,测定快速,有很大发展空间。盘式入渗仪是一种既简便又可以获得较多信息的测定仪器,可以应用于坡地土壤导水率的测定,应当广泛开展相关研究。 相似文献
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关于发展农业节水灌溉的建议 总被引：1，自引：0，他引：1
本文提出了农业节水的关键是：节水的主要潜力在河水灌 区，要按农业用水需要量控制灌溉水量，要在河水灌区积极开发利用浅层地下水和微咸水， 发展井渠结合灌溉的统一管理并改革水价． 相似文献
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提高沼渣液分离率的工程工艺技术在减轻后处理的工作量上起重要作用;沼渣液的后处理工程技术与发酵原料有极密切关系。猪鸡食谷类,谷物的比重>1,在水中发生沉淀,可采取沉降分离、离心分离法;而牛主食草料,因草的比重<1比水轻,在水中产生悬浮与上浮现象,故对牛粪沼渣液的分离只能采取筛滤分离方法。其后,对分离的猪鸡牛粪沼液均可采取氧化沟塘;农田漫流由土壤、生物、藻类、水生植物逐级降解;在有条件的地方可采用种植蔬菜等旱作物,应用沼液地下渗灌施肥兼污水处理,经土壤吸附利用后可做到达标排放,有效地防治了水质污染。 相似文献