农业机械学报

作者：王浩云,闫茹琪,周小莉,马仕航,胡皓翔,徐焕良

单位：南京农业大学,南京农业大学,南京农业大学,南京农业大学,南京农业大学,南京农业大学,

关键词：苹果; 局部点云; 外形指标; 估测; Kinect相机; 三维测量

基金：国家自然科学基金项目(31601545)和中央高校基本科研业务费专项资金项目（KJQN201732）

为了获取果实生长期的外形参数指标，监控果实发育状况，提出了一种基于局部点云的苹果外形指标估测方法。该方法可以通过局部点云数据估测苹果的体积、高度、直径等外形指标参数。利用椭球曲面方程构建苹果几何模型，并计算苹果几何模型的高度、直径、体积。使用Kinect V2相机从任意角度获取点云数据，采用直通滤波法去除点云数据的背景，用包围盒算法精简点云得到苹果局部点云数据后，采用粒子群算法将苹果局部点云数据与苹果模型进行空间匹配，并用遗传算法求解苹果最优匹配模型的参数，利用苹果最优匹配模型参数估测与其匹配的真实苹果的外形指标。实验采集了250个苹果顶部、侧面和底部的局部点云数据，使用本文方法分别估测了250个苹果在3个角度下的外形指标，并对估测值与真实值进行线性回归分析，各个指标的线性回归拟合度?R2?均高于0.7。其中，侧面拍摄时拟合效果最好，?R2?最高为0.948。在各个角度下苹果体积估测的平均误差不大于16.16?mL，高度估测的平均误差不大于2.92?mm，直径估测的平均误差不大于2.35?mm，估测结果的平均误差较小，在允许误差范围内。实验结果表明，基于局部点云的苹果外形指标估测方法具有较强的实用性。

来源：2019年第5期

《农业机械学报》期刊编辑部

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