基于超体素聚类和局部特征的玉米植株点云雄穗分割

• 作者: 朱超 吴凡 刘长斌 赵健翔 林丽丽 田雪莹 苗腾
• 来源期刊: 智慧农业（中英文）
• 关键词: 玉米雄穗 三维点云分割 表型检测 超体素聚类 局部特征 主成分分析
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 专题--作物表型前沿技术与应用|Topic--Frontier Technology and Application of Crop Phenotype
• 页码范围: 75-85
• 页数: 11页
• 分类号: S24
• 语种: 中文
• DOI: 10.12133/j.smartag.2021.3.1.202102-SA001

摘要

针对当前三维点云处理方法在玉米植株点云中识别雄穗相对困难的问题,提出一种基于超体素聚类和局部特征的玉米植株点云雄穗分割方法.首先通过边连接操作建立玉米植株点云无向图,利用法向量差异计算边权值,并采用谱聚类方法将植株点云分解为多个超体素子区域;随后结合主成分分析方法和点云直线特征提取植株顶部的子区域;最后利用玉米植株点云的平面局部特征在顶部子区域中识别雄穗点云.对3种点云密度的15株成熟期玉米植株点云进行测试,采用F1分数作为分割精度判别指标,试验结果与手动分割真值相比,当点云密度为0.8、1.3和1.9个点/cm时,雄穗点云分割的平均F1分数分别为0.763、0.875和0.889,分割精度随点云密度增加而增高.结果表明,本研究提出的基于超体素聚类和局部特征的玉米植株点云雄穗分割方法具备在玉米植株点云中提取雄穗的能力,可为玉米高通量表型检测、玉米三维重建等研究和应用提供技术支持.