基于双目视觉的植物叶片三维形态与光照度同步测量  

作者:于合龙;黄浦;苏红宏;张超;丁民权;韩志远;冯雪 刊名:《农业工程学报》 上传者:霍妍

【摘要】植物叶片的生长与光照度密切相关,尤其在温室大棚内,对光照度的控制要求更高。为同时获取叶片的三维形态与光照分布,该文提出了一种基于双目视觉的纹理植物叶片三维形态与光照度同步测量方法。利用双目视觉原理结合数字图像相关技术,实现叶片三维形态测量;通过植物叶片光照度与图像灰度关系推导,实现三维光照分布测量。该文以网纹草为例,对上述方法进行验证。试验表明:参考子区半径为57 pixels、计算间隔7 pixels时三维形态测量效果最佳;对叶片实施均匀光照,照度仪测量值与图像测量平均值相对误差在6%以内;对叶片实施非均匀光照,测量的光照分布真实反映了叶片光照分布。该方法具有非接触、方便、快捷等优点,为植物叶片的三维形态与光照度测量提供了一种方法,为温室大棚的智能光控提供了数据支撑。

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第 32卷 2016矩 第 l0期 5月 农 业 工 程 学 报 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Vol_32 No.10 May 2016 149 基于双 目视觉的植物叶片三维形态与光照度 同步测量 于合龙 ,黄 浦 ,苏红宏 ,张 超 。,丁民权 ,韩志远 ,冯 雪4※ (1.吉林农业大学信息技术学院,长春 130118;2.重庆大学航空航天学院,重庆 400044; 3.西JLS_业大学航空学院,西安 710000;4.清华大学航天航空学院,北京 100084) 摘 要:植物叶片的生长与光照度密切相关 ,尤其在温室大棚内,对光照度的控制要求更高。为同时获取叶片的三维形态与 光照分布,该文提出了一种基于双目视觉的纹理植物叶片三维形态与光照度同步测量方法。利用双目视觉原理结合数字图 像相关技术,实现叶片三维形态测量;通过植物叶片光照度与图像灰度关系推导,实现三维光照分布测量。该文以网纹草为 例,对上述方法进行验证。试验表明:参考子区半径为 57 pixe1s、计算间隔7 pixels时三维形态测量效果最佳;对叶片实施均 匀光照,照度仪测量值与图像测量平均值相对误差在 6%以内;对叶片实施非均匀光照,测量的光照分布真实反映了叶片光 照分布。该方法具有非接触 、方便、快捷等优点,为植物叶片的三维形态与光照度测量提供了一种方法,为温室大棚的智能 光控提供了数据支撑。 关键词:双 目视觉;植物;纹理;三维;形态;叶片;光照分布;同步测量 doi:10.11975/j.issn.1002—6819.2016.10.021 中图分类号:TP317.4;S126 文献标志码:A 文章编号:1002—6819(2016)一10—0149—08 于合龙,黄 浦,苏红宏,张 超,丁民权,韩志远 ,冯 雪.基于双目视觉的植物叶片三维形态与光照度同步测量[J]. 农业工程学报 ,2016,32(10):149—156. doi:10.11975/j.issn.1002—6819.2016.10.021 http://www.tcsae.org Yu Helong,Huang Pu,Su Honghong,Zhang Chao,Ding Minquan,Han Zhiyuan,Feng Xue.Synchronous measurement of 3D morphology and illuminance of plant leaves based on binocular vision[J].Transactions of the Chinese Society of Agncuhural Engineering(Transactions of the CSAE),2016,32(10):149-156.(in Chinese with English abstract) doi:10.11975/j.issn.1002— 6819.2016.10.021 http://www.tcsae.org 0 引 言 植物叶片是植物进行光合作用和蒸腾作用的重要器 官 ,叶片形貌能够直观地反映出植物的生长状态[1-2],因此 快速 、精确地重构叶片三维形态(叶片表面每个点的三维 坐标 )对研究植物生长规律具有重要意义嘲。光照对植物 的生长发育、产量和品质有重大影响,叶片光照分布(即叶 片表面每个点的光照度 )是研究植物生长与光照度之 间 关系的重要参数 。叶片的三维形态与光照分布有非

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