基于超體素聚類和局部特征的玉米植株點(diǎn)云雄穗分割

朱超 吳凡 劉長(zhǎng)斌 趙健翔 林麗麗 田雪瑩 苗騰

摘要： 針對(duì)當(dāng)前三維點(diǎn)云處理方法在玉米植株點(diǎn)云中識(shí)別雄穗相對(duì)困難的問(wèn)題，提出一種基于超體素聚類和局部特征的玉米植株點(diǎn)云雄穗分割方法。首先通過(guò)邊連接操作建立玉米植株點(diǎn)云無(wú)向圖，利用法向量差異計(jì)算邊權(quán)值，并采用譜聚類方法將植株點(diǎn)云分解為多個(gè)超體素子區(qū)域；隨后結(jié)合主成分分析方法和點(diǎn)云直線特征提取植株頂部的子區(qū)域；最后利用玉米植株點(diǎn)云的平面局部特征在頂部子區(qū)域中識(shí)別雄穗點(diǎn)云。對(duì)3種點(diǎn)云密度的15株成熟期玉米植株點(diǎn)云進(jìn)行測(cè)試，采用F1分?jǐn)?shù)作為分割精度判別指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果與手動(dòng)分割真值相比，當(dāng)點(diǎn)云密度為0.8、1.3和1.9個(gè)點(diǎn)/cm時(shí)，雄穗點(diǎn)云分割的平均F1分?jǐn)?shù)分別為0.763、0.875和0.889，分割精度隨點(diǎn)云密度增加而增高。結(jié)果表明，本研究提出的基于超體素聚類和局部特征的玉米植株點(diǎn)云雄穗分割方法具備在玉米植株點(diǎn)云中提取雄穗的能力，可為玉米高通量表型檢測(cè)、玉米三維重建等研究和應(yīng)用提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞： 玉米雄穗；三維點(diǎn)云分割；表型檢測(cè)；超體素聚類；局部特征；主成分分析

中圖分類號(hào)： S24???????????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A??????????? 文章編號(hào)： 202102-SA001

引用格式：朱超, 吳凡, 劉長(zhǎng)斌, 趙健翔, 林麗麗, 田雪瑩, 苗騰. 基于超體素聚類和局部特征的玉米植株點(diǎn)云雄穗分割[J]. 智慧農(nóng)業(yè)(中英文), 2021, 3 (1): 75-85.

Citation:ZHU Chao, WU Fan, LIU Changbin, ZHAO Jianxiang, LIN Lili, TIAN Xueying, MIAO Teng. Tassel segmentation of maize point cloud based on super voxels clustering and local features[J]. Smart Agriculture, 2021, 3 (1): 75-85. (

1? 引? 言

玉米是重要糧食作物，其產(chǎn)量對(duì)保障全球糧食供應(yīng)至關(guān)重要［1］。玉米雄穗相關(guān)的表型參數(shù)是玉米育種的重要農(nóng)藝性狀［2-4］。……