试析基于场景的植物三维重建技术研究

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1、江苏大学硕士学位论文基于场景的植物三维重建技术研究姓名：史德林申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：卢章平20060501江苏大学硕士学位论文摘要计算机三维重建技术在农业自动化收获机器人上的应用有着良好的应用前景。在国外，这项工作已经进行了很多年，并且取得了一定的研究成果；而在国内，这个领域的应用研究还相对落后，离实际应用还有很大距离。本文以植物场景为研究对象，利用植物场景中植物的构件形态具有一定的稳定性这个特征，通过场景构件的数学模型来实现对自然场景下的植物场景的三维重建，为以后实现植物构件的准确定位与农业机械的自主行走，果实的自动采摘打下了基础。基于上述目的，

2、本文主要完成的工作有：1．分析了植物各构件的形态特征，并提取出植物场景中的植物构件的形态特征，植物学特征及其它相关特征为植物场景构件的数学建模打下了基础。2．分析了三维建建模中常用的图像处理算法，找出了适合本研究中数字图象处理的算法，这些算法包括图像的色彩统计、图像的边缘检测、图像的分割等。3．根据植物场景构件的生物学特点，建立了植物场景中的常用构件，包括植物的叶构件、植物的茎构件、植物的花构件、植物的果构件和辅助构件，并建立了植物构件模型库的创建方法。4．创建了通过摄像机左右眼图像和植物构件模型库相结合的方法来建立植物三维单场景的算法，该算法相对于以往的直接利用图象重建效

3、率更高。同时，在三维重建的过程中，利用非关键帧图像来对所建立的三维植物场景模型进行矫正也取得了较好的效果。最后，本文总结了所做的主要研究工作，讨论了未来的研究方向。本文的研究对于将机器视觉应用于农业机器人，并最终在硬件上实现农业机器人自主行走，对果实的识别定位和采摘具有一定的意义。关键词：计算机视觉，植物构件，图像处理，三维重建，植物场景。江苏大学硕士学位论文ABSTRACTAutomaticallyfarm··produces-·harvestingrobotbasedoncomputervisiontechnicalhavegoodapplicationforegrou

4、nd．Inaboard，theresearcheshavebeendonemanyyears，andhavehadsomeresults；butinmycountry,theresearchesabouttextaregettingbehindandtherearehavelongdistancetopracticeapplication．Thestudyofthispaperobjectisplantscenes，becausetheplantcomponentsappearanceinascenehascertainstable．wecanreconstruction3

5、Dmodelofaplantscenewimplantcomponentmodels．This3Dmodelcallprovidefarm·-produces··harvestingrobotgeeingthelocationoftheplantcomponentsandautomaticallywalkingorharvestingAccordingtotheabove-mentionedpurpose，thistextmainworkasfollows：1．Weanalyzedtheappearancefeatureofeachplantcomponent，andwit

6、hdrawthecolorfeatureoftheplantcomponent，theplantcomponentconnectivityfeature，thevenationfeatureinaplantfieldscene．Thatsetfoundationforthemathematicsoftheplantscenes．2．WeAnalyzethealgorithmofimageprocessingin3Dreconstructionandfindoutthesuitablenumericalimageprocessingalgorithmofthisresearc

7、h．Thesealgorithmsincludetheedgedetectionalgorithm，portraitalgorithmofthecolorcovarianceandtheimagedividingalgorithmetc．3．Accordingtothebiologycharacteristicsoftheplantcomponents，wecreatetheleafcomponentmodel，stemcomponentmodel，fruitcomponentmodel，flowercompone