基于Kinect V3深度传感器的田间植株点云配准方法

S24; 准确建立植物的三维点云是以点云方式高通量获取植株各部位物理参数的前提.为实现田间复杂环境下的植株三维点云配准,该研究提出了一种基于多标定球的田间植株点云自动配准方法,并分别在室内简单场景及大田复杂场景下从不同角度对多种作物采集的点云数据进行验证.该方法采用随机抽样一致性算法(Random Sample Consensus,RANSAC)结合点云减法的概念从下采样后的点云中实现多标定球的自动提取,弥补了RANSAC一次只能提取单个物体的缺点.然后基于各标定球的球心距离信息实现三维点集的自动匹配.最后使用奇异值分解算法解算旋转平移矩阵,实现点云的自动配准.不同场景下各作物的配准结果表明,...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in农业工程学报 Vol. 37; no. 21; pp. 45 - 52
Main Authors 李修华, 魏鹏, 何嘉西, 李民赞, 张木清, 温标堂
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 广西甘蔗生物学重点实验室,南宁 530004%广西大学电气工程学院,南宁 530004%中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室,北京100083%广西甘蔗生物学重点实验室,南宁 530004%捷佳润科技集团股份有限公司,南宁 530001 01.11.2021
广西大学电气工程学院,南宁 530004
Subjects
自动化;传感器;点云;植株三维建模;点匹配;RANSAC;Kinect
Online AccessGet full text
ISSN1002-6819
DOI10.11975/j.issn.1002-6819.2021.21.006

Cover

Abstract S24; 准确建立植物的三维点云是以点云方式高通量获取植株各部位物理参数的前提.为实现田间复杂环境下的植株三维点云配准,该研究提出了一种基于多标定球的田间植株点云自动配准方法,并分别在室内简单场景及大田复杂场景下从不同角度对多种作物采集的点云数据进行验证.该方法采用随机抽样一致性算法(Random Sample Consensus,RANSAC)结合点云减法的概念从下采样后的点云中实现多标定球的自动提取,弥补了RANSAC一次只能提取单个物体的缺点.然后基于各标定球的球心距离信息实现三维点集的自动匹配.最后使用奇异值分解算法解算旋转平移矩阵,实现点云的自动配准.不同场景下各作物的配准结果表明,各植株的水平90°、180°、270°以及垂直方向上的点云配准到水平0°点云下的平均轴向误差在5.8～17.4 mm之间,平均点位误差在13.1～28.9 mm之间,与手动配准的商用同类软件LiDAR360的配准结果相当,但配准过程的自动化程度明显提高,效率提高了67％.该文所提出的方法可在田间复杂环境下对低成本深度相机获取的植株点云实现高精度的自动配准,为田间植物表型参数的提取提供了低成本的可行方案.
AbstractList S24; 准确建立植物的三维点云是以点云方式高通量获取植株各部位物理参数的前提.为实现田间复杂环境下的植株三维点云配准,该研究提出了一种基于多标定球的田间植株点云自动配准方法,并分别在室内简单场景及大田复杂场景下从不同角度对多种作物采集的点云数据进行验证.该方法采用随机抽样一致性算法(Random Sample Consensus,RANSAC)结合点云减法的概念从下采样后的点云中实现多标定球的自动提取,弥补了RANSAC一次只能提取单个物体的缺点.然后基于各标定球的球心距离信息实现三维点集的自动匹配.最后使用奇异值分解算法解算旋转平移矩阵,实现点云的自动配准.不同场景下各作物的配准结果表明,各植株的水平90°、180°、270°以及垂直方向上的点云配准到水平0°点云下的平均轴向误差在5.8～17.4 mm之间,平均点位误差在13.1～28.9 mm之间,与手动配准的商用同类软件LiDAR360的配准结果相当,但配准过程的自动化程度明显提高,效率提高了67％.该文所提出的方法可在田间复杂环境下对低成本深度相机获取的植株点云实现高精度的自动配准,为田间植物表型参数的提取提供了低成本的可行方案.
Author 李民赞
李修华
魏鹏
温标堂
何嘉西
张木清
AuthorAffiliation 广西大学电气工程学院,南宁 530004;广西甘蔗生物学重点实验室,南宁 530004%广西大学电气工程学院,南宁 530004%中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室,北京100083%广西甘蔗生物学重点实验室,南宁 530004%捷佳润科技集团股份有限公司,南宁 530001
AuthorAffiliation_xml – name: 广西大学电气工程学院,南宁 530004;广西甘蔗生物学重点实验室,南宁 530004%广西大学电气工程学院,南宁 530004%中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室,北京100083%广西甘蔗生物学重点实验室,南宁 530004%捷佳润科技集团股份有限公司,南宁 530001
Author_FL Wen Biaotang
He Jiaxi
Wei Peng
Li Minzan
Zhang Muqing
Li Xiuhua
Author_FL_xml – sequence: 1
  fullname: Li Xiuhua
– sequence: 2
  fullname: Wei Peng
– sequence: 3
  fullname: He Jiaxi
– sequence: 4
  fullname: Li Minzan
– sequence: 5
  fullname: Zhang Muqing
– sequence: 6
  fullname: Wen Biaotang
Author_xml – sequence: 1
  fullname: 李修华
– sequence: 2
  fullname: 魏鹏
– sequence: 3
  fullname: 何嘉西
– sequence: 4
  fullname: 李民赞
– sequence: 5
  fullname: 张木清
– sequence: 6
  fullname: 温标堂
BookMark eNo9j7tKA0EYhaeIYIx5Bxux2nX-mdmZ2UokeMOAjdqGndlJ2CATcBW1lahVBMEL2iSFiFgpCpLFx9kLeQtXFOHAgVN8h28GVWzPGoTmAbsAvvAWu24Ux9YFjInDJfguwQTcMhjzCqr-79OoHseRwh5QgTGDKlrKhkmaXG5G1uiDuV2af75lyVP6Ncr7w-z-uXjoF9evk7uP_HGQj16K03GaXE3OBtnFeX47zt9vZtFUO9iLTf2va2hndWW7se40t9Y2GstNJwZMuAMs1CRUUlENHDT3mGEGfIkDKUB5PqOESUGElkwYKShXVAWeCqUvCTW-pjW08Ms9Cmw7sJ1Wt3e4b8vHlj3p6GP1I0xKT06_AUsHYcM
ClassificationCodes S24
ContentType Journal Article
Copyright Copyright © Wanfang Data Co. Ltd. All Rights Reserved.
Copyright_xml – notice: Copyright © Wanfang Data Co. Ltd. All Rights Reserved.
DBID 2B.
4A8
92I
93N
PSX
TCJ
DOI 10.11975/j.issn.1002-6819.2021.21.006
DatabaseName Wanfang Data Journals - Hong Kong
WANFANG Data Centre
Wanfang Data Journals
万方数据期刊 - 香港版
China Online Journals (COJ)
China Online Journals (COJ)
DatabaseTitleList
DeliveryMethod fulltext_linktorsrc
Discipline Agriculture
DocumentTitle_FL Field plant point cloud registration method based on Kinect V3 depth sensors
EndPage 52
ExternalDocumentID nygcxb202121006
GrantInformation_xml – fundername: (广西科技重大专项); (国家自然科学基金)
  funderid: (广西科技重大专项); (国家自然科学基金)
GroupedDBID -04
2B.
4A8
5XA
5XE
92G
92I
93N
ABDBF
ABJNI
ACGFO
ACGFS
ACUHS
AEGXH
AIAGR
ALMA_UNASSIGNED_HOLDINGS
CCEZO
CHDYS
CW9
EOJEC
FIJ
IPNFZ
OBODZ
PSX
RIG
TCJ
TGD
TUS
U1G
U5N
ID FETCH-LOGICAL-s1026-14dc2db8b3c161c654e4e1980a871b5943248727c847e8736b3ba5bd89823e9c3
ISSN 1002-6819
IngestDate Thu May 29 04:08:36 EDT 2025
IsPeerReviewed false
IsScholarly true
Issue 21
Keywords 自动化;传感器;点云;植株三维建模;点匹配;RANSAC;Kinect
Language Chinese
LinkModel OpenURL
MergedId FETCHMERGED-LOGICAL-s1026-14dc2db8b3c161c654e4e1980a871b5943248727c847e8736b3ba5bd89823e9c3
PageCount 8
ParticipantIDs wanfang_journals_nygcxb202121006
PublicationCentury 2000
PublicationDate 2021-11-01
PublicationDateYYYYMMDD 2021-11-01
PublicationDate_xml – month: 11
  year: 2021
  text: 2021-11-01
  day: 01
PublicationDecade 2020
PublicationTitle 农业工程学报
PublicationTitle_FL Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering
PublicationYear 2021
Publisher 广西甘蔗生物学重点实验室,南宁 530004%广西大学电气工程学院,南宁 530004%中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室,北京100083%广西甘蔗生物学重点实验室,南宁 530004%捷佳润科技集团股份有限公司,南宁 530001
广西大学电气工程学院,南宁 530004
Publisher_xml – name: 广西甘蔗生物学重点实验室,南宁 530004%广西大学电气工程学院,南宁 530004%中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室,北京100083%广西甘蔗生物学重点实验室,南宁 530004%捷佳润科技集团股份有限公司,南宁 530001
– name: 广西大学电气工程学院,南宁 530004
SSID ssib051370041
ssj0041925
ssib001101065
ssib023167668
Score 2.3408525
Snippet S24; 准确建立植物的三维点云是以点云方式高通量获取植株各部位物理参数的前提.为实现田间复杂环境下的植株三维点云配准,该研究提出了一种基于多标定球的田间植株点云自动配准方法,并分别在室内简单场景及大田复杂场景下从不同角度对多种作物采集的点云数据进行验证.该方法采用随机抽样一致性算法(Random Sample...
SourceID wanfang
SourceType Aggregation Database
StartPage 45
Title 基于Kinect V3深度传感器的田间植株点云配准方法
URI https://d.wanfangdata.com.cn/periodical/nygcxb202121006
Volume 37
hasFullText 1
inHoldings 1
isFullTextHit
isPrint
link http://utb.summon.serialssolutions.com/2.0.0/link/0/eLvHCXMwxV3NaxQxFB9KK6IH8RO_2YPxUnadmUxmkpMku7MURU9t6a3MzE7raYV2C9qjVD1VEPxAL-1BRDwpCtLFP6e7pf-F773JftBuW-1FWEJ4ecn7-L3svAxJxnFuiYYv8iRslAORCFiguG45TXK_nAmeRY0FwUM6FPbgYTg1E9ybE3NjJ24P7VpaaaWVbHXkuZLjoAo0wBVPyf4Dsv1BgQB1wBdKQBjKv8KYxYKpOjOaxQGWMr4PSWPWmpzlLA6ZiZjxkAeadEg8VaZdbJIBdsTuimnJ4ogpjUSsABvwKKage4DMGvLNGlVcpjXySJ8ZZYUqD5mlIB4ooTVEZhUSD5ScFV-47CXBxAYMVRpBomhUMmJa4OCgjzRI0TVSG7QF_UUvNGjsGthKvetMxzQeUgYsCjvLOlZACVkftECfGuhDtoMg0FCiXFMfMX6InkD7JDPAHg-_IvE9e1awF9Rkg0KNeiNab4IYoGAl6lGoCWRrNWSnIt_Vhvwr0DgVkzkAT9VSAA-_ao3GMYkovUnBMXdmvhilisBuOhqSV0AtemYGh4KgKFL8IwUToJoiQRl09Uis96sC7saoAx7DNEeKAR_EVDEUUfvHiTC0oLXgUYS2Mjb8JPC4ZElhW4TONkVkUtiDa9DNPjme0yw4BgJVcgRNBF31aK1xAAD_LRZCbDORDX1T_DWE1u8AAwY4zTHpDnmQ8APACzdpz2Jj6I8AYMCZQ0GBXhY4_3WhRx3hOVgnbygNwjwplDaZsXlScTmTfR4U1xrYrKe4ENbmz8WF1PszMxUJSs1QQKUvoILztQI_191zIz7l2M2ni9mTFHl8j76sMOFHEW7HmdCmZuqDhZ-H77b6mYmP93uEgxcpwuP4GY_-5j_c-iJoH4xV46TDekreOUxFOtrZXEiai0OrkOmzzhn7-qCki2fBOWds9dF557ReXLJXKOUXnLudjfZ2-1XxJCjN8u6v75325-3fm921jc6HLzsf13befNt9_7P7ab27-XXn2dZ2-_Xu8_XOyxfdd1vdH28vOjP1eLo6VbafySkvw-owLHtBI_MbqUx5Bsv3LBRBHuSekm4iIy8VCu9clbBMzWAhksuIhylPE5E2pJI-z1XGLznjzcfN_LJTEm7CI5lxryFxnZ2pPOGNBXCL7-I5Qn7FKVnz5-1jcHl-D0RXj2a55pwa_Etfd8ZbSyv5DVjatdKbFtc_hHEaAg
linkProvider EBSCOhost
openUrl ctx_ver=Z39.88-2004&ctx_enc=info%3Aofi%2Fenc%3AUTF-8&rfr_id=info%3Asid%2Fsummon.serialssolutions.com&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rft.genre=article&rft.atitle=%E5%9F%BA%E4%BA%8EKinect+V3%E6%B7%B1%E5%BA%A6%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8%E7%9A%84%E7%94%B0%E9%97%B4%E6%A4%8D%E6%A0%AA%E7%82%B9%E4%BA%91%E9%85%8D%E5%87%86%E6%96%B9%E6%B3%95&rft.jtitle=%E5%86%9C%E4%B8%9A%E5%B7%A5%E7%A8%8B%E5%AD%A6%E6%8A%A5&rft.au=%E6%9D%8E%E4%BF%AE%E5%8D%8E&rft.au=%E9%AD%8F%E9%B9%8F&rft.au=%E4%BD%95%E5%98%89%E8%A5%BF&rft.au=%E6%9D%8E%E6%B0%91%E8%B5%9E&rft.date=2021-11-01&rft.pub=%E5%B9%BF%E8%A5%BF%E7%94%98%E8%94%97%E7%94%9F%E7%89%A9%E5%AD%A6%E9%87%8D%E7%82%B9%E5%AE%9E%E9%AA%8C%E5%AE%A4%2C%E5%8D%97%E5%AE%81+530004%25%E5%B9%BF%E8%A5%BF%E5%A4%A7%E5%AD%A6%E7%94%B5%E6%B0%94%E5%B7%A5%E7%A8%8B%E5%AD%A6%E9%99%A2%2C%E5%8D%97%E5%AE%81+530004%25%E4%B8%AD%E5%9B%BD%E5%86%9C%E4%B8%9A%E5%A4%A7%E5%AD%A6%E7%8E%B0%E4%BB%A3%E7%B2%BE%E7%BB%86%E5%86%9C%E4%B8%9A%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E9%9B%86%E6%88%90%E7%A0%94%E7%A9%B6%E6%95%99%E8%82%B2%E9%83%A8%E9%87%8D%E7%82%B9%E5%AE%9E%E9%AA%8C%E5%AE%A4%2C%E5%8C%97%E4%BA%AC100083%25%E5%B9%BF%E8%A5%BF%E7%94%98%E8%94%97%E7%94%9F%E7%89%A9%E5%AD%A6%E9%87%8D%E7%82%B9%E5%AE%9E%E9%AA%8C%E5%AE%A4%2C%E5%8D%97%E5%AE%81+530004%25%E6%8D%B7%E4%BD%B3%E6%B6%A6%E7%A7%91%E6%8A%80%E9%9B%86%E5%9B%A2%E8%82%A1%E4%BB%BD%E6%9C%89%E9%99%90%E5%85%AC%E5%8F%B8%2C%E5%8D%97%E5%AE%81+530001&rft.issn=1002-6819&rft.volume=37&rft.issue=21&rft.spage=45&rft.epage=52&rft_id=info:doi/10.11975%2Fj.issn.1002-6819.2021.21.006&rft.externalDocID=nygcxb202121006
thumbnail_s http://utb.summon.serialssolutions.com/2.0.0/image/custom?url=http%3A%2F%2Fwww.wanfangdata.com.cn%2Fimages%2FPeriodicalImages%2Fnygcxb%2Fnygcxb.jpg