[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

说明书

本发明提供了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，包括Cropobserver群体光合叶绿素荧光测量装置、3D相机和计算机系统，3D相机与计算机系统连接，计算机系统中运行Visual studio 2017和MATLAB 2018，Visual studio 2017调用点云库和计算机视觉库，实现待测作物叶绿素荧光信息三维可视化。本发明解决了获取二维叶绿素荧光信息分布的不全面问题，实现作物冠层叶绿素荧光分布整体3D可视化分布，为整株作物冠层叶绿素荧光三维可视化分布信息获取与研究提供重要技术支撑。

技术领域

本发明属于叶绿素荧光信息获取技术领域，特别涉及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。

背景技术

叶绿素荧光分析技术具有快速、无损伤测量的特点，是植物生长状况的新型研究技术，被广泛应用于植物生理信息研究领域。叶绿素荧光监测目前只能获得叶绿素荧光图像，迫切需要实现叶绿素荧光分布特性在叶片上的三维表征及整株冠层的三维表征。针对的待测植物体是单个叶片或多个叶片，并且所获取的图像是二维的，仅从叶片的角度对植物体的健康状态进行鉴别，无法实现整株作物的叶绿素荧光信息三维分布。

为了获取作物的三维叶绿素荧光，中国专利(CN106546568A)公开了一种获取植物三维叶绿素荧光图像信息的方法及装置，通过采集待测植物不同角度的叶绿素荧光图像和灰度图像信息；通过三维重构方法对待测植物叶绿素荧光图像和灰度图像重构，利用三维灰度图像纠正三维荧光图像，得到最终的三维叶绿素荧光图像。但是这种方法需要不同角度获取植株的叶绿素荧光图像，无法实现对作物群体的叶绿素荧光三维分布特性。而CropObserver作为一种新型的作物群体冠层叶绿素荧光探测装置，可以对作物群体冠层的叶绿素荧光进行实时探测，但是其所获取的是二维图像，无法定位到具体的冠层位置的叶绿素荧光分布情况。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了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，解决作物群体冠层叶绿素荧光分布无法实现群体冠层三维可视化分布的问题，为整株作物群体冠层叶绿素荧光三维可视化分布信息获取与研究提供重要技术支撑。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种作物群体冠层叶绿素荧光三维分布信息获取方法，具体为：

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)；