【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(duì)象,在搭建了植株序列圖像獲取平臺(tái)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(duì)于小麥植株,分別對(duì)比了32、48、64幅序列圖像下重建模型的效果和精度;試驗(yàn)表明:3DSOM對(duì)于小麥的重建效果一般。對(duì)于樹木枝干,分別對(duì)比了40、60、80幅序列圖像下的重建模型,試驗(yàn)表明重建效果較好。為了驗(yàn)證3DSOM軟件對(duì)植株的重建精度,對(duì)小麥3個(gè)截段的測(cè)量進(jìn)行了對(duì)比。對(duì)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(duì)枝干的8個(gè)截段的測(cè)量對(duì)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(guò)圖像獲取平臺(tái)來(lái)獲得，在此得到重建目標(biāo)的360°環(huán)繞圖像;圖像處理是將目標(biāo)和背景信息進(jìn)行分離，便于3DSOM獲得關(guān)于目標(biāo)的全部信息;構(gòu)建線框是3DSOM將上一步獲得的信息進(jìn)行整合，得到目標(biāo)完整的線框模型。若需要目標(biāo)的細(xì)節(jié)，3DSOM可以選擇構(gòu)建點(diǎn)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(biāo)的重建模型。圖13DSOM目標(biāo)重建流程圖1．2試驗(yàn)對(duì)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(tái)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(tái)上的實(shí)物圖。圖2固定在旋轉(zhuǎn)展臺(tái)上植株1．3圖像序列獲取平臺(tái)的搭建為了高精度地獲取植株的序列圖像，搭建了一個(gè)三維目標(biāo)獲取工作平臺(tái)。由于場(chǎng)地、燈光等各方面的限制，無(wú)法對(duì)大型目標(biāo)進(jìn)行拍攝，為了去除自然光對(duì)圖像獲取的影響，本研究設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)易的補(bǔ)光措施，利用左右兩組臺(tái)燈對(duì)準(zhǔn)拍攝目標(biāo)，以消除陰影等導(dǎo)致的目標(biāo)輪廓不清晰等問(wèn)題。本研究實(shí)際搭建工作臺(tái)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(tái)燈。在光線不足時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)易補(bǔ)光。③校準(zhǔn)墊和旋轉(zhuǎn)展臺(tái)。校準(zhǔn)墊由15組(每組4個(gè))有規(guī)律的徑跡點(diǎn)組成，用于判定目標(biāo)圖像的高度、角度和距離信息;旋轉(zhuǎn)展臺(tái)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(zhǔn)地控制該轉(zhuǎn)臺(tái)每一次旋轉(zhuǎn)的角度，并能精確到千分位。④照相機(jī)。拍攝時(shí)要保證相機(jī)設(shè)置不發(fā)生改變。⑤三腳架。起固定相機(jī)的作用。1．背景2．臺(tái)燈3．旋轉(zhuǎn)展臺(tái)4．照相機(jī)5．三腳架圖3實(shí)際搭建工作臺(tái)2植株三維重建試驗(yàn)2．1試驗(yàn)材料1)試驗(yàn)樣品。為了探究植株三維重建的?

像;圖像處理是將目標(biāo)和背景信息進(jìn)行分離，便于3DSOM獲得關(guān)于目標(biāo)的全部信息;構(gòu)建線框是3DSOM將上一步獲得的信息進(jìn)行整合，得到目標(biāo)完整的線框模型。若需要目標(biāo)的細(xì)節(jié)，3DSOM可以選擇構(gòu)建點(diǎn)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(biāo)的重建模型。圖13DSOM目標(biāo)重建流程圖1．2試驗(yàn)對(duì)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(tái)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(tái)上的實(shí)物圖。圖2固定在旋轉(zhuǎn)展臺(tái)上植株1．3圖像序列獲取平臺(tái)的搭建為了高精度地獲取植株的序列圖像，搭建了一個(gè)三維目標(biāo)獲取工作平臺(tái)。由于場(chǎng)地、燈光等各方面的限制，無(wú)法對(duì)大型目標(biāo)進(jìn)行拍攝，為了去除自然光對(duì)圖像獲取的影響，本研究設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)易的補(bǔ)光措施，利用左右兩組臺(tái)燈對(duì)準(zhǔn)拍攝目標(biāo)，以消除陰影等導(dǎo)致的目標(biāo)輪廓不清晰等問(wèn)題。本研究實(shí)際搭建工作臺(tái)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(tái)燈。在光線不足時(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)易補(bǔ)光。③校準(zhǔn)墊和旋轉(zhuǎn)展臺(tái)。校準(zhǔn)墊由15組(每組4個(gè))有規(guī)律的徑跡點(diǎn)組成，用于判定目標(biāo)圖像的高度、角度和距離信息;旋轉(zhuǎn)展臺(tái)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(zhǔn)地控制該轉(zhuǎn)臺(tái)每一次旋轉(zhuǎn)的角度，并能精確到千分位。④照相機(jī)。拍攝時(shí)要保證相機(jī)設(shè)置不發(fā)生改變。⑤三腳架。起固定相機(jī)的作用。1．背景2．臺(tái)燈3．旋轉(zhuǎn)展臺(tái)4．照相機(jī)5．三腳架圖3實(shí)際搭建工作臺(tái)2植株三維重建試驗(yàn)2．1試驗(yàn)材料1)試驗(yàn)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(jìn)行?

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