分类： 农、林、牧、渔 >> 农、林、牧、渔业科学其他学科 提交时间： 2023-05-15 合作期刊: 《智慧农业（中英文）》
摘要： 作物具有结构多样、生长环境复杂等特征。RGB图像数据能真实地反映植株的纹理特征与颜色特征，三 维点云数据包含了作物的体量信息。将RGB图像和三维点云数据结合，实现作物的二维和三维表型参数提取，对 表型组学的方法研究具有重要意义。本研究以马铃薯为研究对象，使用RGB相机和激光扫描仪分别采集了50个马 铃薯的RGB图像与三维激光点云数据。对比了OCRNet，UpNet，PaNet和DeepLab v3+四种深度学习语义分割方法 的分割精度，并选择精度较高的OCRNet网络实现马铃薯顶视图像的语义分割。优化了Mean shift聚类算法流程， 完成了马铃薯植株激光点云的单株分割，并结合欧式聚类和K-Means聚类算法对单株马铃薯植株点云的茎和叶进 行准确地分割。同时，提出一种利用编号建立马铃薯单株RGB图像和激光点云间一一对应关系的策略，并以此为 基础分别从RGB图像与激光点云中提取同一马铃薯植株包括最大宽度、周长、面积、株高、体积、叶长与叶宽在 内的8个二维表型参数与10个三维表型参数。最后，选择了比较具有代表性、易测量的叶片数、株高、最大宽度 三个表型参数进行精度评估，平均绝对百分比误差（Mean Absolute Percentage Error，MAPE） 分别为8.6%、8.3% 和6.0%，均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）分别为1.371 片、3.2 cm 和1.86 cm，决定系数R2 分别为 0.93、0.95和0.91。精度评估的结果表明，所提取的表型参数能够准确、高效地反映马铃薯的生长状态，将马铃薯 的RGB影像数据与三维激光点云数据相结合，能够充分发挥RGB图像纹理颜色特征丰富、三维点云能够提供体量 信息的优势，实现马铃薯植株二维与三维表型参数高精度、非破坏性的提取。本研究成果不仅可以为马铃薯的种 植和育种提供重要的技术支持，还可以为基于表型数据的研究提供有力支持。
分类： 农、林、牧、渔 >> 农、林、牧、渔业科学其他学科 提交时间： 2023-02-17 合作期刊: 《智慧农业（中英文）》
摘要： 当前，能够实现作物表型参数高效、准确的测量和作物生育期表型参数的动态量化研究是表型研 究和育种中亟待解决的问题之一。本研究以棉花为研究对象，采用三维激光扫描LiDAR技术获取棉花植株 的多时序点云数据，针对棉花植株主干的几何特性，利用随机抽样一致算法（RANSAC） 结合直线模型完成 主干提取，并对剩余的点云进行区域增长聚类，实现各叶片的分割; 在此基础上，完成植株体积、株高、 叶长、叶宽等性状参数的估计。针对多时序棉花激光点云数据，采用匈牙利算法完成相邻时序作物点云数 据的对齐、叶片器官对应关系的建立。同时，对各植株表型参数动态变化过程进行了量化。本研究针对3株 棉花的4个生长点的点云数据，分别完成了主干提取、叶片分割，以及表型参数测量和动态量化。试验结果 表明，本研究所采用的主干提取及叶片分割方法能够实现棉花的枝干和叶片分割。提取的株高、叶长、叶 宽等表型参数与人工测量值的决定系数均趋近于1.0; 同时，本研究实现了棉花表型参数的动态量化过程， 为三维表型技术的实现提供了一种有效的方法。
分类： 农、林、牧、渔 >> 农、林、牧、渔业科学其他学科 提交时间： 2023-02-17 合作期刊: 《智慧农业（中英文）》
摘要： 株高是动态衡量作物健康和整体生长状况的关键指标，广泛用于估测作物的生物学产量和最终籽 粒产量。传统的人工测量方式存在规模小、效率低以及耗时长等问题。近十年来，近地遥感技术在农业领 域发展迅速，使得高精度、高频次、高效率的作物株高采集成为可能。本文首先回顾了国内外基于遥感手 段获取株高研究的论文发表情况; 其次对获取株高的不同平台以及传感器的基本原理、优势及其局限性进 行了介绍和评述，重点论述了激光雷达和可见光相机两种传感器的测高流程与涉及的关键技术; 在此基础 上归纳了株高在作物生物量估算、倒伏监测、产量预测和辅助育种等方面的应用研究进展; 最后对近地遥 感技术在株高获取上存在的问题进行讨论分析，并从测高平台和传感器、裸土探测和插值算法、株高应用 研究及农学与遥感测高差异四个方向进行了展望，可为今后近地遥感测高的研究与方法应用提供参考。
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