[发明专利]一种植物三维点云分割方法及系统

权利要求书

1.一种植物三维点云分割方法，其特征在于，包括：

分割出目标植株三维点云中的茎点云，所述目标植株的三维点云包括茎点云和非茎器官点云，分割出的茎点云组成初始茎点集；

将所述目标植株三维点云从全局坐标系转换到局部坐标系；

根据所述局部坐标系中每一非茎器官点云的Z值，提取出所述目标植株中每一非茎器官的最高点，并将每一非茎器官的最高点分别加入对应的初始非茎器官点集中；

将所有待分割点按照Z值从大到小的顺序，依次计算每一待分割点与每一初始非茎器官点集之间的距离和每一待分割点与所述初始茎点集之间的距离，从所述初始茎点集和每一初始非茎器官点集中选取出每一待分割点对应的目标集，并将每一待分割点加入到对应的目标集中，所述待分割点为去除所有茎点云、所有非茎器官的最高点之外的其它点；

获取最优茎点集和每一最优非茎器官点集，根据所述最优茎点集和每一最优非茎点集，获取所述目标植株中的茎和每一非茎器官。

2.根据权利要求1所述的植物三维点云分割方法，其特征在于，所述分割出目标植株三维点云中的茎点云，具体包括：

获取所述目标三维植株的顶端茎点和底端茎点，将所述顶端茎点和所述底端茎点加入所述初始茎点集中；

对于当前种子点，将所述当前种子点的第一预设半径内的所有三维点作为当前茎点，并将所有当前茎点加入所述初始茎点集；

根据所有当前茎点到所述当前种子点形成的中值归一化向量和所述底端茎点到所述顶端茎点之间形成的归一化向量，计算所述当前种子点的生长方向；

根据所述当前种子点的坐标、所述第一预设半径和所述生长方向，计算下一种子点的坐标；

计算所述下一种子点到基准线的投影点，若所述投影点未超过所述顶端茎点，将所述下一种子点重新作为所述当前种子点，重复上述过程，直到投影点超过所述顶端茎点，获取所述初始茎点集，所述基准线经过所述顶端茎点和所述底端茎点，所述基准线的方向与所述生长方向相同。

3.根据权利要求2所述的植物三维点云分割方法，其特征在于，所述根据所有当前茎点到所述当前种子点形成的中值归一化向量和所述底端茎点到所述顶端茎点之间形成的归一化向量，计算所述当前种子点的生长方向，具体计算公式如下：

其中，表示所述当前种子点的生长方向，表示所有当前茎点到所述当前种子点形成的中值归一化向量，表示所述底端茎点到所述顶端茎点之间形成的归一化向量，|| ||₂表示L₂范式距离，median表示中值运算，A表示所有当前茎点组成的集合，α表示第一预设权重，β表示第二预设权重，p_A表示任一当前茎点，s_k表示所述当前种子点，s_n表示所述顶端茎点，s₀表示所述底端茎点。

4.根据权利要求2所述的植物三维点云分割方法，其特征在于，所述根据所述当前种子点的坐标、所述第一预设半径和所述生长方向，计算下一种子点的坐标，具体计算公式如下：

其中，s_k+1表示所述下一种子点的坐标，s_k表示所述当前种子点的坐标，R₁表示所述第一预设半径，v_k表示所述生长方向。

5.根据权利要求1所述的植物三维点云分割方法，其特征在于，所述将所述目标植株三维点云从全局坐标系转换到局部坐标系，具体包括：

将所有茎点云的中点作为所述局部坐标系的原点；

将所述全局坐标系中的所有三维点投影到以所述局部坐标系的Z轴为法向量的平面上，通过主成分分析法，获取所有三维点云的投影的第一主成分向量和第二主成分向量；

将所述第一主成分向量作为所述局部坐标系的X轴；

将所述第二主成分向量作为所述局部坐标系的Y轴。