[发明专利]一种面向绿色植物时序模型的点云采集方法

权利要求书

1.一种面向绿色植物时序模型的点云采集方法，包括设置面向绿色植物时序模型的点云采集平台，其特征在于，步骤具体如下：

S1、放置绿色植物对象于植物搭载平台(7)，打开所有箱体框架(2)内的顶部LED光源(1)、相机及电机(8)电源，确认绿色植物位于相机拍摄视角中部，并且能够拍摄到植物底部、放置在植物搭载平台(7)顶部平面的彩色标板，关闭背景布遮帘；

S2、相机绕电动旋转台(9)旋转中心轴360°移动，等时间间隔拍摄样本图片序列，使用SfM算法生成此场景原始点云P_Init；

S3、预先设置目标颜色阈值范围，使用颜色滤波器，从原始点云P_Init中分割出绿色植物对象点云P_G，彩色标板点云P，并从彩色标板点云中分割出红色标板点云P_R、蓝色标板点云P_B；

S4、获取彩色标板点云P的标准化坐标系C₁，并结合彩色标板点云P的初始坐标系C，计算出将初始坐标系C转化为标准化坐标系C₁的旋转矩阵、平移矩阵、缩放矩阵，将绿色植物对象点云P_G的所有点坐标依次与上述矩阵点乘，获得标准化坐标系C₁下的绿色点云P_Gnew。

2.根据权利要求1所述的一种面向绿色植物时序模型的点云采集方法，其特征在于，所述步骤S4中获取彩色标板点云P的标准化坐标系C₁，通过面向绿色植物时序模型的点云坐标系生成方法来获取，具体步骤如下：

S41、彩色标板的设计：彩色标板上分布有红色、蓝色两种标板，以黑色为底色，其中红色标板中，红色线段标板一(101)、红色线段标板二(102)成对称分布，红色方块标板一(201)、红色方块标板二(202)也成对称分布，且共用一个对称点，亦即彩色标板的中心点11，在彩色标板的一端有一个矩形蓝色标板；

S42、定义标准化坐标系：使用彩色标板点云P作为坐标系生成的依据，彩色标板点云P初始坐标系C具有x轴、y轴、z轴，设标准化坐标系C₁具有X轴、Y轴、Z轴，各轴相互垂直，交点设为标准化坐标系C₁的原点；

S43、计算标准化坐标系C₁

(1)确定C₁原点：计算红色标板点云P_R的重心坐标g_C(x_C,y_C,z_C)作为标准化坐标系C₁的原点；

(2)确定X轴正向单位向量：将红色标板点云P_R分割为两部分，分别为P_R1、P_R2，其中P_R1、P_R2各包含一个红色线段点云和红色方块点云；将P_R1分割成红色线段点云P_R1Line和红色方块点云P_R1Squ，将P_R2分割成红色线段点云P_R2Line和红色方块点云P_R2Squ；

其中P_R1Line、P_R2Line以及蓝色标板点云P_B的重心坐标分别为g_R1L(x_R1L,y_R1L,z_R1L)、g_R2L(x_R2L,y_R2L,z_R2L)和g_B(x_B,y_B,z_B)，其中g_R1L和g_R2L相对g_B的距离分别为Dis1和Dis2，g_R1L和g_R2L的间距为Dis；

其中X轴的单位向量计算公式如下：

若Dis1Dis2，则若Dis1Dis2，则

(3)确定Z轴正向单位向量：计算红色标板点云P_R的单位法向量绿色的植物对象点云P_G的重心坐标g_G(x_G,y_G,z_G)以及由g_C指向g_G的向量由于硬件平台中绿色植物摆放于彩色标板上方，因此Z轴正向单位向量与的夹角必然小于90°；设与的夹角为θ，计算若结果大于0，与夹角θ小于90°，符合预设坐标方向，Z轴正向单位向量若结果小于0，与夹角θ大于90°，与预设坐标方向相反，Z轴正向单位向量

(4)确定Y轴正向单位向量：计算同时垂直于和的单位向量作为Y轴正向单位向量。