【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像处理，尤其涉及一种基于计算机视觉的植物全貌测量标定方法、系统及装置。
技术介绍
1、目前有关于物体表型测量技术应用中，主要包括物体高度测量、物体器官表型测量、物体冠层覆盖度测量等。所述应用具有以下特点：高度测量时相机距离物体较远、物体纵深较小、物体顶端冠幅较平整且密集；器官表型测量时要求将器官裁剪并平铺；冠层覆盖度只能计算比例关系，无法实现物理测量。
2、在物体高度测量应用中，目前有：通过rgb-d相机近距离采集玉米图像，通过图像分析方法测量得到单株玉米高度信息；基于rgb-d设备成像装置以及标定物参照综合方法进行大棚内黄瓜秧苗高度测量，通过参照物设定与点云分析，实践测得测量误差平均为7.6%；基于激光视觉的农物体株高测量系统，通过将激光器发出的激光线投射到农物体上进行高度测量。而物体顶面表型测量应用中案例较少，目前是通过一定分辨率的相机采集植物叶片图像，得到标准参照物被测叶片的像素数，从而进行等价代换得到叶片面积；现有的对物体冠层覆盖度进行测量的主要方案基于半自动测量方式，需要人工定制分析区域，对物体区域进行测量统计分析，最终获取冠层覆盖度信息，主观性强、效率低。
技术实现思路
1、一种基于计算机视觉的植物全貌测量标定方法，包括以下步骤：
2、获取标定板的相关参数及标识符的位置，其中，标定板为矩形且至少预设四个标识符，标识符的中心位置分别位于标定板的四个角并形成矩形，相关参数包括标定板物理信息；
3、获取第一图像采集装置对标定
4、获取第二图像采集装置对处于若干标定位的标定板的顶面采集的顶面标定图像，其中，将标定板按照若干个预设高度排列，第二图像采集装置采集位于标定板的上方且位于标定板的中心处；
5、对侧面标定图像及顶面标定图像分别进行预处理，得到原始标识符位置，结合标识符的实际物理距离比例关系确定标准状态下标识符位置，进而得到第一变换矩阵、第一比例尺关系、第二变换矩阵及第二比例尺关系；
6、通过标定板若干个高度及每个第二比例尺关系，构建当前第二比例尺关系；
7、基于第一变换矩阵及当前第二比例尺关系对待测物体进行表型测量，得到待测物体实际测量信息。
8、作为一种可实施方式，所述对侧面标定图像及顶面标定图像分别进行预处理，得到原始标识符位置，包括以下步骤：
9、分别对侧面标定图像及顶面标定图像进行灰度处理，得到侧面标定灰度图像和顶面标定灰度图像；
10、基于侧面标定灰度图像和顶面标定灰度图像，得到侧面图像平均灰度值及顶面图像平均灰度值；
11、通过侧面图像平均灰度值对侧面灰度图像进行阈值分割，得到侧面二值图像；通过顶面图像平均灰度值对顶面灰度图像进行阈值分割，得到顶面二值图像；
12、对侧面二值图像及顶面二值图像进行标识符的特征筛选，得到标识符区域，并通过对标识符区域进行拟合得到区域外接圆，其中，所述标识符为圆形标识符；
13、基于标识符区域的面积及区域外接圆的面积，得到区域圆形度，基于区域圆形度及标识符区域面积，对标识符特征筛选所得标识符区域进行分析，得到原始标识符位置；
14、区域圆形度，表示如下：
15、
16、其中，表示区域圆形度，表示标识符区域面积，表示区域外接圆。
17、作为一种可实施方式，所述标定板物理信息包括标定板的高度和标定板的宽度，所述标识符的实际物理距离比例关系即为标定板的高度和标定板的宽度的比例关系。
18、作为一种可实施方式，所述第一变换矩阵、第一比例尺关系、第二变换矩阵及第二比例尺关系，通过以下步骤得到：
19、基于原始标识符位置及标准状态下标识符位置，分别得到转正状态下处于同一行的两个标识符中心的像素宽度及转正状态下处于同一列的两个标识符中心像素高度，表示如下：
20、
21、
22、通过原始标识符位置及标准状态下标识符位置之间的位置关系进行拟合，得到原始标准拟合关系式，表示如下：
23、
24、通过原始标识符位置、标准状态下标识符位置及原始标准拟合关系式，得到第一变换矩阵或第二变换矩阵及第一比例尺关系或第二比例尺关系，表示如下：
25、
26、
27、其中，表示转正后标识符圆心的像素宽度，表示处于同一行的标准标识符之间的距离，表示标准标识符中右上角坐标与右下角坐标之间的距离，表示转正后标识符圆心的像素高度，表示侧面标准状态下标识符位置点集或顶面标准状态下标识符位置点集，表示侧面原始标识符位置点集或顶面原始标识符位置点集，表示第一变换矩阵或第二变换矩阵，表示第一比例尺关系或第二比例尺关系，表示标定板的宽度，表示标定板的高度。
28、作为一种可实施方式，所述通过标定板若干个高度及每个第二比例尺关系，构建当前第二比例尺关系，包括以下步骤：
29、基于标定板高度及第二比例尺关系进行拟合，得到拟合关系，表示如下：
30、
31、基于拟合关系，得到当前第二比例尺关系，表示如下：
32、
33、其中，表示第二比例尺关系，表示标定板的高度，表示标定板的数量，、分别表示参数。
34、作为一种可实施方式，所述得到待测物体实际测量信息之前，还包括以下步骤：
35、根据物体测量高度，结合第二变换矩阵及比例尺拟合矩阵，得到物体当前第二比例尺关系，表示如下：
36、
37、其中，表示侧面比例尺，表示物体当前第二比例尺关系，表示物体实际宽度，表示参数。
38、作为一种可实施方式，所述待测物体实际测量信息，通过以下步骤得到：
39、基于第一变换矩阵对待测物体侧面标定图像进行处理，得到物体侧面表型信息，物体侧面表型信息至少包括物体测量高度，基于侧面比例尺对物体测量高度进行转换，得到物体实际高度，表示如下：
40、
41、基于物体当前第二比例尺关系对物体顶面表型信息进行尺度变换，得到物体实际顶面表型信息，其中，物体实际顶面表型信息至少包括物体实际宽幅、物体实际展幅及物体实际面积指数，表示如下：
42、
43、
44、
45、其中，表示物体实际高度，表示物体测量高度，表示侧面比例尺，表示物体当前第二比例尺关系，表示物体测量宽度，表示物体实际宽度，表示物体测量展幅，表示物体实际展幅，表示物体测量面积指数，表示物体实际面积指数。
46、一种基于计算机视觉的植物全貌测量标定系统，包括图像采集模块、预处理及分析模块、比例尺拟合模块及表型信息计算模块；
47、所述图像采集模块，获取标定板的相关参数及标识符的位置，其中，标定板为矩形且至少预设四个标识符，标识符的中心位置分别本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于计算机视觉的植物全貌测量标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的植物全貌测量标定方法，其特征在于，所述对侧面标定图像及顶面标定图像分别进行预处理，得到原始标识符位置，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的植物全貌测量标定方法，其特征在于，所述标定板物理信息包括标定板的高度和标定板的宽度，所述标识符的实际物理距离比例关系即为标定板的高度和标定板的宽度的比例关系。
4.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的植物全貌测量标定方法，其特征在于，所述第一变换矩阵、第一比例尺关系、第二变换矩阵及第二比例尺关系，通过以下步骤得到：
5.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的植物全貌测量标定方法，其特征在于，所述通过标定板若干个高度及每个第二比例尺关系，构建当前第二比例尺关系，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的基于计算机视觉的植物全貌测量标定方法，其特征在于，所述得到待测物体实际测量信息之前，还包括以下步骤：
7.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的植物全
8.一种基于计算机视觉的植物全貌测量标定系统，其特征在于，包括图像采集模块、预处理及分析模块、比例尺拟合模块及表型信息计算模块；
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任意一项所述的方法。
10.一种基于计算机视觉的植物全貌测量标定装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任意一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于计算机视觉的植物全貌测量标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的植物全貌测量标定方法，其特征在于，所述对侧面标定图像及顶面标定图像分别进行预处理，得到原始标识符位置，包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的植物全貌测量标定方法，其特征在于，所述标定板物理信息包括标定板的高度和标定板的宽度，所述标识符的实际物理距离比例关系即为标定板的高度和标定板的宽度的比例关系。
4.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的植物全貌测量标定方法，其特征在于，所述第一变换矩阵、第一比例尺关系、第二变换矩阵及第二比例尺关系，通过以下步骤得到：
5.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的植物全貌测量标定方法，其特征在于，所述通过标定板若干个高度及每个第二比例尺关系，构建当前第二比例尺关系，包括以下步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈渝阳，陈曦，王闯，徐宏利，吕士平，谢朝明，孙哲，刘荣利，
申请(专利权)人：浙江托普云农科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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