[发明专利]一种基于三维扫描模型的鱼类表型自动提取方法

权利要求书

1.一种基于三维扫描模型的鱼类表型自动提取方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1，搭建平台：

使用平台支架、透明的亚克力板和在透明亚克力板上随机位置粘贴的标记点搭建三维扫描平台；

步骤2，麻醉：

在水中加入麻醉剂，麻醉剂与水比例为1ml麻醉剂兑水19～20kg，不同种鱼类可适当调整用量；然后将鱼放入其中，使鱼呈现麻醉状态；

步骤3，数据扫描：

将鱼放在三维扫描平台上，立即使用3D扫描仪对鱼360°的全方位扫描，然后得到较为完整的鱼类三维模型数据，输出数据格式为pcd格式；

步骤4，预处理：

对得到的鱼类三维模型数据使用构造三维体素栅格的方法下采样，用随机采样一致性算法去除平面，同时得到地面法向量，欧氏分割剔除杂质噪声，然后使用半径滤波去除离群点，最后使用主成分分析地面法向量方向结合的点云旋转归一化进行预处理，使得鱼模型中心处于坐标原点，鱼头朝向x轴负方向，地面法向量朝向z轴正方向；

步骤5，模型鱼头分割

选取一个同种类的鱼类头部模型，使用4PCS算法与ICP算法对齐目标鱼类模型的头部，分割出鱼头，记录鱼头中心点的坐标位置；

步骤6，模型躯体分割

使用区域生长分割方法分割出背鳍、尾鳍、臀鳍与鱼身，并根据各部位相对于鱼头中心点的位置赋予各部位不同的语义；

步骤7，模型躯干分割

切割鱼头部鱼臀鳍之间的鱼身部位，只留鱼肚部分，根据鱼肚与鱼鳍颜色差异较大的特征，使用颜色分割方法分割出胸鳍与腹鳍，并根据各部位相对于鱼头中心点的位置赋予各部位不同的语义；

步骤8，选取

根据定义在各部位选取关键点，包括鱼头起点、鱼鳃盖后缘点、鱼头上部终点、背鳍起点、背鳍终点、胸鳍起点、胸鳍终点、腹鳍起点、腹鳍终点、臀鳍起点、臀鳍终点、尾鳍起点、尾鳍终点；

步骤9，计算

根据各关键点计算鱼类表型性状，包括XY方向的平面距离，XYZ坐标系下的空间距离和两关键点之间沿鱼身的最短路径距离。

2.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描模型的鱼类表型自动提取方法，其特征在于，所述步骤2中，麻醉剂为90～95％浓度的MS-222丁香酚鱼类麻醉剂。

3.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描模型的鱼类表型自动提取方法，其特征在于，所述步骤3中，3D扫描仪为G-SCAN手持三维扫描仪。

4.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描模型的鱼类表型自动提取方法，其特征在于，所述步骤4中，点云旋转归一化进行预处理，使用pcl点云库。

5.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描模型的鱼类表型自动提取方法，其特征在于，所述步骤6中，赋予各部位不同的语义为，分割区域中心相距鱼头中心最远的为尾鳍，分割区域中心y轴坐标最大的为背鳍，分割区域中心y轴坐标最小的为臀鳍，剩下的为鱼身。

6.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描模型的鱼类表型自动提取方法，其特征在于，所述步骤7中，赋予各部位不同的语义为，分割区域中心距离鱼头中心较小的为胸鳍，距离较大的为腹鳍。

7.根据权利要求1所述的一种基于三维扫描模型的鱼类表型自动提取方法，其特征在于，所述步骤8中，鱼头部分x值最小的点为鱼头起点；x值最大的点为鱼鳃盖后缘点；y值最大的点为鱼头上部终点；计算鱼身与背鳍边界，根据两边界各点距离，距离较小的为背鳍与鱼身的交界线，交界线部分x值最小的点为背鳍起点，x值最大的为背鳍终点；计算胸鳍部分包围盒，与包围盒左上角点距离最近的点为胸鳍起点，x值最大的点为胸鳍终点；腹鳍部分x值最小的点为腹鳍起点，x值最大的点为腹鳍终点；计算鱼身与臀鳍边界，根据两边界各点距离，距离较小的为臀鳍与鱼身的交界线，交界线部分x值最小的点为臀鳍起点，x值最大的视为臀鳍终点；尾鳍部分x值最小的点为尾鳍起点，x值最大的点为尾鳍终点；计算鱼身边界点，沿x轴方向逐步计算沿y轴方向的两点距离，最小值即为尾柄高。