【摘要】：三維重建技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。本研究以抽穗期小麥和樹木枝干為研究對象,在搭建了植株序列圖像獲取平臺的基礎(chǔ)上,探究了3DSOM軟件在不同數(shù)量序列圖像下的植株三維重建效率和精度。對于小麥植株,分別對比了32、48、64幅序列圖像下重建模型的效果和精度;試驗表明:3DSOM對于小麥的重建效果一般。對于樹木枝干,分別對比了40、60、80幅序列圖像下的重建模型,試驗表明重建效果較好。為了驗證3DSOM軟件對植株的重建精度,對小麥3個截段的測量進行了對比。對比結(jié)果表明:其重建誤差不高于3.18%,最低為0.39%,平均精度為2.16%。對枝干的8個截段的測量對比結(jié)果表明:其重建誤差不高于2.66%,最低為0.4 3%,平均精度為1.4 0%。因此,將3DSOM應(yīng)用于植株的三維重建可以取得高精度的效果。
【圖文】：

流程如圖1所示。序列圖像是通過圖像獲取平臺來獲得，在此得到重建目標的360°環(huán)繞圖像;圖像處理是將目標和背景信息進行分離，便于3DSOM獲得關(guān)于目標的全部信息;構(gòu)建線框是3DSOM將上一步獲得的信息進行整合，得到目標完整的線框模型。若需要目標的細節(jié)，3DSOM可以選擇構(gòu)建點云，否則3DSOM直接將圖像獲得的紋理信息貼在構(gòu)建的線框模型上并得到目標的重建模型。圖13DSOM目標重建流程圖1．2試驗對象分別選取抽穗期小麥和樹木枝干開展研究，其中小麥植株高為46cm，葉片間最大寬度為13．8cm;枝干高度為21cm，枝干寬度為54cm。本研究所搭建的序列圖像獲取平臺直徑為37．08cm，滿足圖像序列獲取的要求。圖2為小麥和枝干固定在旋轉(zhuǎn)展臺上的實物圖。圖2固定在旋轉(zhuǎn)展臺上植株1．3圖像序列獲取平臺的搭建為了高精度地獲取植株的序列圖像，搭建了一個三維目標獲取工作平臺。由于場地、燈光等各方面的限制，無法對大型目標進行拍攝，為了去除自然光對圖像獲取的影響，本研究設(shè)計了簡易的補光措施，利用左右兩組臺燈對準拍攝目標，以消除陰影等導(dǎo)致的目標輪廓不清晰等問題。本研究實際搭建工作臺如圖3所示。其主要包括:①背景。選取白色A2紙和A4紙作為背景。②臺燈。在光線不足時進行簡易補光。③校準墊和旋轉(zhuǎn)展臺。校準墊由15組(每組4個)有規(guī)律的徑跡點組成，用于判定目標圖像的高度、角度和距離信息;旋轉(zhuǎn)展臺可以精確地控制每幅圖像的拍攝角度，借助遙控器，便能精準地控制該轉(zhuǎn)臺每一次旋轉(zhuǎn)的角度，并能精確到千分位。④照相機。拍攝時要保證相機設(shè)置不發(fā)生改變。⑤三腳架。起固定相機的作用。1．背景2．臺燈3．旋轉(zhuǎn)展臺4．照相機5．三腳架圖3實際搭建工作臺2植株三維重建試驗2．1試驗材料1)試驗樣品。為了探究植株三維重建的?

像;圖像處理是將目標和背景信息進行分離，便于3DSOM獲得關(guān)于目標的全部信息;構(gòu)建線框是3DSOM將上一步獲得的信息進行整合，得到目標完整的線框模型。若需要目標的細節(jié)，3DSOM可以選擇構(gòu)建點云，否則3DSOM直接將圖像獲得的紋理信息貼在構(gòu)建的線框模型上并得到目標的重建模型。圖13DSOM目標重建流程圖1．2試驗對象分別選取抽穗期小麥和樹木枝干開展研究，其中小麥植株高為46cm，葉片間最大寬度為13．8cm;枝干高度為21cm，枝干寬度為54cm。本研究所搭建的序列圖像獲取平臺直徑為37．08cm，滿足圖像序列獲取的要求。圖2為小麥和枝干固定在旋轉(zhuǎn)展臺上的實物圖。圖2固定在旋轉(zhuǎn)展臺上植株1．3圖像序列獲取平臺的搭建為了高精度地獲取植株的序列圖像，搭建了一個三維目標獲取工作平臺。由于場地、燈光等各方面的限制，無法對大型目標進行拍攝，為了去除自然光對圖像獲取的影響，本研究設(shè)計了簡易的補光措施，利用左右兩組臺燈對準拍攝目標，以消除陰影等導(dǎo)致的目標輪廓不清晰等問題。本研究實際搭建工作臺如圖3所示。其主要包括:①背景。選取白色A2紙和A4紙作為背景。②臺燈。在光線不足時進行簡易補光。③校準墊和旋轉(zhuǎn)展臺。校準墊由15組(每組4個)有規(guī)律的徑跡點組成，用于判定目標圖像的高度、角度和距離信息;旋轉(zhuǎn)展臺可以精確地控制每幅圖像的拍攝角度，借助遙控器，便能精準地控制該轉(zhuǎn)臺每一次旋轉(zhuǎn)的角度，并能精確到千分位。④照相機。拍攝時要保證相機設(shè)置不發(fā)生改變。⑤三腳架。起固定相機的作用。1．背景2．臺燈3．旋轉(zhuǎn)展臺4．照相機5．三腳架圖3實際搭建工作臺2植株三維重建試驗2．1試驗材料1)試驗樣品。為了探究植株三維重建的效果，，分別選取32、48、64幅小麥植株序列圖像和40、60、80幅樹木枝干序列圖像進行?

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本文編號：2558200