基于不规则三棱柱分割法实时测算果树冠层体积

• 作者: 吕强 张明 戴祥生 易时来 李鹏 王腾 郑永强
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 树冠体积 激光扫描 不规则三棱柱分割法 实时检测 树干识别
• 年，卷（期）: 2019,（24）
• 所属期刊栏目: 耕作栽培·生理生化·农业信息技术
• 页码范围: 4493-4504
• 页数: 12页
• 字数: 6616字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2019.24.005

摘要

[目的]果树冠层体积、结构的精准测量可以为药、肥的变量施用和果树估产等提供重要的参考依据.针对植株冠层枝叶空间分布不规则的特点,现有的果树冠层体积实时测量方法测量精度较差,难以准确量化柑橘果树冠层体积及结构,为了实现对果树冠层体积的精准测量,搭建了基于SICK LMS111-10100型激光传感器的果树冠层扫描检测平台,并提出了一种基于不规则三棱柱模块的果树冠层体积测算方法.[方法]研究以5株冠形规则的球形景观树、10株冠形不规则的柑橘树为靶标,分别在0.5、1.0和1.5 m·s-1 3个行进速度下使用常用的长方体分割法、不规则三棱柱分割法等2种方法测算冠层体积,并以人工测量为基准进行误差分析.[结果]长方体分割法测量景观树误差范围分别为4.17％-6.59％、4.56％-7.42％和4.17％-9.86％;不规则三棱柱分割法测量景观树误差范围分别为2.37％-4.63％、3.18％-5.00％和4.10％-5.73％,2种方法测算果树冠层体积相对误差差值范围-0.28％-4.22％,平均差值1.78％.长方体分割法测量柑橘树误差范围分别为11.63％-31.02％、11.88％-33.23％和13.28％-33.30％;不规则三棱柱分割法测量柑橘树误差范围分别为3.25％-6.69％、4.50％-8.31％和5.66％-11.55％,2种方法测算果树冠层体积相对误差差值范围6.43％-26.20％,平均差值13.04％.[结论]不规则三棱柱分割法测算误差明显小于长方体分割法,精度更高;对于同一靶标,当速度为0.5 m·s-1时,2种方法的测量精度最高,随着速度的增加,激光采样点密度下降,相对误差有增大的趋势.当扫描规则靶标时,2种方法精度差异较小;当扫描不规则靶标时,长方体分割法误差较大.长方体分割法处理单帧数据的平均时间为2.86 ms,不规则三棱柱分割法处理单帧数据的平均时间为4.73 ms,均小于激光传感器的扫描周期20 ms,可以达到实时获取并处理数据的目的.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	李鹏	西南大学柑桔研究所	59	336	8.0	17.0
2	张明	西南大学柑桔研究所	43	177	8.0	12.0
6	郑永强	西南大学柑桔研究所	16	149	5.0	12.0
7	易时来	西南大学柑桔研究所	24	182	8.0	13.0
8	王腾	西南大学柑桔研究所	2	7	1.0	2.0
9	戴祥生		8	1	1.0	1.0
10	吕强	西南大学柑桔研究所	6	4	2.0	2.0