[发明专利]一种作物群体冠层叶绿素荧光三维分布信息获取方法与装置

权利要求书

1.一种作物群体冠层叶绿素荧光三维分布信息获取方法，其特征在于：

3D相机分别获取抬高前、后背景板上荧光诱导激光发射器发出的激光点的深度图像与映射后的彩色图像，并对其进行标定，获取相机内参矩阵；

由所述彩色图像中边缘点的像素坐标及深度图像中边缘点的深度值，结合相机内参矩阵，获取所述激光点的空间坐标；根据激光点的空间坐标得到空间直线方程，由此求解出荧光诱导激光发射器的光圈中心点相对于相机的空间坐标O₂(a，b，c)；

采集待测作物群体冠层叶绿素荧光信息，将有效叶绿素荧光信号的点序列号坐标(g′，h′)对应彩色图像的像素坐标及深度图像的深度信息(u″′，v″′，d″′)；将(u″′，v″′，d″′)对应表征到以3D相机的深度传感器光圈中心为空间坐标原点的空间坐标(x′，y′，z′)，待测作物叶绿素荧光信息信号序列对应表征到以荧光诱导激光发射器的光圈中心为空间坐标原点下的空间坐标(x′+a，y′+b，z′+c)；

所述映射后的彩色图像边缘点像素坐标(u_A1，v_A1)、(u_B1，v_B1)、(u_C1，v_C1)、(u_D1，v_D1)对应打点序列号(g，h)分别为(1，1)、(e，1)、(e，f)、(1，f)，打点序列号(g，h)对应的相机捕获的深度图像像素坐标记为点(u″，v″)，其中u″＝(g-1)Δ_x+u_D1，v″＝(h-1)Δ_y+v_D1；其中e为群体光合叶绿素荧光测量装置行方向的打点个数、f为列方向的打点个数，Δ_x为荧光诱导激光发射器在行方向上相邻打点间的像素距离，Δ_y为荧光诱导激光发射器在列方向上相邻打点间的像素距离；所述u″′＝(g′-1)Δ_x+u_D1，v″′＝(h′-1)Δ_y+v_D1；所述p_x、p_y分别为群体光合叶绿素荧光测量装置在行方向、列方向打点的首尾距离对应的像素距；

待测作物群体冠层叶绿素荧光信息三维可视化：对Text4-Text6中数据，利用生成点云的pointcloud函数，分别生成以深度传感器光圈中心为原点的带有空间坐标、叶绿素荧光信息的点云pointcloud-Yield-Kinect、pointcloud-PAR-Kinect、pointcloud-rETR-Kinect；将Text7-Text9中数据，利用生成点云的pointcloud函数，分别生成以荧光诱导激光发射器的光圈中心点为原点的带有空间坐标、叶绿素荧光信息的点云pointcloud-Yield-CropObserver、pointcloud-PAR-CropObserver、pointcloud-rETR-CropObserver；其中所述Text4包含数据x′、y′、z′、0、0，所述Text5包含数据x′、y′、z′、0、PAR/10、0，所述Text6包含数据x′、y′、z′、0、0、rETR，所述Text7包含数据x′+a、y′+b、z′+c、0、0，所述Text8包含数据x′+a、y′+b、z′+c、0、PAR/10、0，所述Text9包含数据x′+a、y′+b、z′+c、0、0、rETR；为叶片暗适应下最大光化学效率，为叶片光适应下实际光化学效率，PAR为叶片表面光强相对量，rETR为叶片相对电子传递速率；

将带有空间坐标、叶绿素荧光信息的点云通过pcshowpair()函数表征到分割出的绿色作物点云，形成叶绿素荧光信息在群体植株上的三维可视化分布；

所述绿色作物点云是 通过以下方式分割出的：使用超绿灰度化运算(2R-G-B)处理pointcloud函数生成的点云图，突出绿色作物点云部分，调用OpenCV中的二值化阈值分割算子THRESH_OTSU进行阈值分割。