张雪
- 作品数：8 被引量：78H指数：6
- 供职机构：中国农业大学信息与电气工程学院现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金北京市科技计划项目国家高技术研究发展计划更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术农业科学更多>>
- 基于三维点云颜色特征的苹果树冠层光照分布计算方法被引量：10
- 2015年
- 合理的果树冠层结构有利于获取充足的光照,对提升果实产量及品质具有重要意义。为了揭示果树冠层光照分布规律,以自由纺锤形苹果树为研究对象,以目标图像的颜色变化与光照强弱存在相关性为理论依据,首先利用Trimble TX5型地面三维激光扫描仪以'顶视法'获取叶幕稳定期苹果树冠层三维点云,按照实际苹果树冠层划分方法,提取三维点云空间不同区域的颜色特征,针对自然环境下苹果树冠层颜色特征具有复杂性和模糊性,不能采用精确、定量的符号对其进行描述的不足,构建以颜色特征为输入、相对光照强度为输出的模糊神经网络,以此作为苹果树冠层光照分布预测模型。试验结果表明:提出的基于三维点云颜色特征的光照分布计算方法具有较好的可行性,预测精度为80.57%,能够为科学合理的苹果树修剪和整形提供技术支撑。
- 马晓丹郭彩玲张雪马丽张丽娇刘刚
- 关键词：三维点云模糊神经网络
- 果树冠层三维点云颜色矫正方法研究被引量：2
- 2015年
- 针对地面三维激光扫描仪在室外环境下获取果树冠层三维点云信息的复杂性,以及三维点云的颜色和真实颜色存在较大色差问题,提出了一种三维点云颜色矫正方法。通过计算Pearson系数和Spearman相关系数,确定扫描点的R、G、B分别与太阳辐射值、TCCR24标准颜色测试板与地面夹角θ、TCCR24标准颜色测试板不同色块颜色、扫描质量、光线方向变量之间均存在相关关系。利用统计学方法,在置信度为95%时,建立R、G、B分量的双重筛选逐步回归模型。利用建立的回归模型,矫正三维点云颜色。采用该方法对室外果树冠层三维点云进行颜色矫正实验,结果表明,利用建立的颜色矫正回归模型,三维点云颜色R、G、B与真实颜色R、G、B的相关度由矫正前的低于0.69提高到0.90以上,颜色矫正后的标准差明显由矫正前的高于50%降到低于13%。该方法可为地面三维扫描仪获取较准确的三维点云的彩色信息提供理论依据。
- 郭彩玲宗泽张雪马晓丹刘刚
- 关键词：三维点云多元线性回归
- 基于深度相机的玉米株型参数提取方法研究被引量：14
- 2015年
- 提出了一种基于骨架提取的改进算法,可实现在大田环境下,使用PMD深度相机快速、无损测量玉米株型参数。首先利用深度图像RGB伪彩色和深度距离信息,提取深度图像的骨架,排除复杂背景干扰,得到单株玉米的二值骨架图像;然后利用基于角点检测的改进归类算法提取骨架图像特征点;最后建立骨架图像中特征点与深度图像的对应关系,利用空间几何数学方法,结合特征点计算出玉米的3种株型参数,即株高、茎粗、叶倾角。农田实验对比分析表明,所提方法的株高测量结果与人工测量结果的相关系数r为0.986,最大相对误差小于2 cm,农田作物育种抗逆性分析还表明玉米株型参数与抗倒伏性具有显著相关性。
- 宗泽郭彩玲张雪马丽刘刚弋景刚
- 关键词：玉米抗倒伏性深度图像
- 苹果树冠层不同光照区域叶绿素荧光性状计算方法被引量：2
- 2016年
- 植物冠层内光照分布决定了植物物理过程与生态环境之间的交互关系,是植物冠层叶绿素荧光动力学研究的重要基础。光谱技术在构建植株冠层组分含量的预测模型中发挥了重要的作用,而针对自由纺锤形苹果树冠层不同光照区域的叶绿素荧光性状研究文献报道较少。因此,以自由纺锤形苹果树为研究对象,将苹果树冠层空间划分为5层,每层划分为边长50cm的立方体网格,并测定各个网格空间的光照强度,确定其光照分布情况。以此为基础,获取不同光照区域的光谱数据及对应叶绿素荧光性状参数值,通过光谱一阶微分去除系统误差干扰,确定红边区域（660~760nm）的一阶微分光谱曲线,利用BP神经网络建立红光范围（680~760nm）内一阶微分光谱最大值与叶绿素荧光性状参数关系模型,创新性地提出了苹果树冠层不同光照区域的叶绿素荧光性状计算方法。并采用决定系数、均方根误差、平均绝对百分比误差等对模型进行有效性评价,试验结果表明：该叶绿素荧光计算方法的计算精度均在80%以上,研究成果可为苹果树的整形修剪,获取充足光照分布提供理论依据。
- 马晓丹郭彩玲张雪刘刚刘国杰宗泽
- 关键词：光谱
- 基于三维点云的苹果树叶片三维重建研究被引量：23
- 2017年
- 叶片是果树冠层的重要组成部分,对其进行三维重建研究不仅可以对叶片形态特征进行分析,还能为冠层光照分布计算以及果树整形修剪提供理论基础。三维激光扫描仪以非接触、高效、快速获取数据的优势被大量应用于三维空间信息采集工作中。本文提出一种基于三维点云的苹果树叶片结构形态三维重建方法。首先针对叶片的形态特点选择合适的三维激光扫描仪获取苹果叶片三维点云;基于包围盒法搜索K邻域,计算点云中点与其邻域点的平均距离,并设定距离阈值作为判定中心点是否为离散点的依据,进而确定离散点并去除;利用最小二乘原理实现点云局部曲面拟合以及法向量、曲率的计算,提取叶片边界点;对于非边界点部分,根据中心点法向量与其邻域法向量的关系,对点进行不同程度的精简;最后对处理后的叶片点云完成三维重建。结果表明,构建的叶片模型能够较好的保留叶片的三维形态特征,可以为果树冠层重建和光照分布计算提供基础。
- 张伟洁刘刚郭彩玲宗泽张雪
- 关键词：苹果叶片三维重建点云去噪点云精简曲率计算
- 基于深度信息的草莓三维重建技术被引量：13
- 2017年
- 以盆栽和高架两种栽培模式生长环境下的草莓植株为研究对象,提出了一种基于深度信息分割聚类的草莓冠层结构形态三维重建算法。首先,以深度信息的不连续性特征作为草莓植株逐层分割的重要依据,以深度二维图像作为全局参考指标,提出深度信息步进方法,自动提取冠层点云;其次,改进密度聚类算法,有效滤除随机、跳边和背景噪声;最后,改进基于Harris算子的多源图像融合算法,实现彩色图像与强度图像的配准及点云颜色的映射,三维重建出具有颜色信息的草莓冠层结构形态。为验证该算法的有效性,将三维重建后冠层的平均单叶长度及A-B线距离作为评价指标,试验结果表明,模型的平均单叶长度计算正确率为93%左右,A-B线距离计算正确率为97%左右,研究结果可为草莓采摘机器人果实识别过程中枝叶空间结构关系的构建提供技术支持。
- 刘刚张雪宗泽郭彩玲
- 关键词：三维重建深度信息
- 基于轮廓分割的草莓叶片三维建模被引量：8
- 2017年
- 为精确构建原位草莓植株三维空间结构,以高架栽培模式生长环境下的草莓植株为研究对象,提出了一种基于多源图像轮廓分割的草莓植株结构形态三维重建算法。通过改进的多源图像融合算法,建立多源图像映射关系,融合预处理后的多源信息得到待分割强度图;计算待分割强度图矢量场卷积的局部中心,选出多目标的初始轮廓控制点,将参数的活动轮廓模型应用于待分割强度图像进行叶片的分割;采用标记的方法将分割轮廓映射至距离点云集,设计以单个叶片为单位的平面拟合选择机制,最终完成草莓三维模型的重建及显示。为验证该算法的有效性,将三维重建后的有效叶片数,平均单叶长度及叶片距离差作为评价指标,实验结果表明,有效叶片数正确率为85.6%,平均单叶长度模型正确计算率为88.4%,叶片距离差正确计算率为82.4%,研究结果可应用于原位草莓植株的空间位置测量,可为农业机器人局部视觉场景中植株空间结构的构建提供参考。
- 张雪郭彩玲宗泽张伟洁刘刚
- 关键词：图像采集图像分割多源信息三维建模
- 基于骨架提取算法的作物表型参数提取方法被引量：15
- 2015年
- 作物育种表型分析研究中,株型参数的获取多以人工测量为主,比较耗时费力。该文基于最小二乘法和遗传算法相结合,提出了一种用于计算作物表型参数的骨架提取方法。以玉米作物为例,首先为去噪后的作物二值图像进行单像素细化,利用角点检测归类算法,检测出特征点;依据骨架图像茎叶角点,利用图像分割将作物茎和叶分离,并对应图像中作物的茎和叶骨架,得到玉米作物空间离散点的实际三维坐标;融合最小二乘法和遗传算法,绘制出离散点的空间拟合曲线,即茎和叶的平滑骨架,从而提取出玉米作物的表型参数。田间试验分析表明,使用该算法能够有效地得到玉米作物的平滑骨架,而且与前人方法相比,测量得到表型参数中,株高误差减小了35%,叶长误差减小了70%,叶倾角误差减小了20%,有效地提高了作物表型参数的测量精度。该研究为提高作物表型参数尤其是株型参数精度提供了参考。
- 宗泽张雪郭彩玲马丽刘刚弋景刚
- 关键词：表型参数
