專利名稱：植物器官點(diǎn)云的分割方法和系統(tǒng)的制作方法
植物器官點(diǎn)云的分割方法和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及點(diǎn)云處理領(lǐng)域，特別涉及一種植物器官點(diǎn)云的分割方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了監(jiān)測了量化植物生長事件，例如植物器官(例如枝干、葉片等)的出現(xiàn)和凋零等事件，需在植物的整個(gè)生命周期不斷的獲取植物的四維點(diǎn)云，并將四維點(diǎn)云按照植物器官進(jìn)行分割，以得到各個(gè)植物器官的狀態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)而對各個(gè)植物器官進(jìn)行量化分析。傳統(tǒng)的方法根據(jù)植物的幾何結(jié)構(gòu)(例如葉片的卷曲結(jié)構(gòu))、體積以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(例如枝干分支結(jié)構(gòu))等對植物點(diǎn)云進(jìn)行分割，以求將植物點(diǎn)云分割為各個(gè)獨(dú)立的植物器官。但是，植物在其生命周期內(nèi)不但緩慢而持續(xù)地生長或衰敗，而且還可能因?yàn)閷で蟾欣纳姝h(huán)境等原因而不停地運(yùn)動(dòng)，因此，植物的幾何結(jié)構(gòu)、體積以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都會(huì)發(fā)生巨大的變化。從而，傳統(tǒng)的方法在對植物點(diǎn)云按照植物器官進(jìn)行分割時(shí)存在誤差。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種能提高分割準(zhǔn)確性的植物器官點(diǎn)云的分割方法和系統(tǒng)?！N植物器官點(diǎn)云的分割方法,包括以下步驟S120 S160:S120:獲取被監(jiān)測植物的多個(gè)植物生長時(shí)間對應(yīng)的點(diǎn)云幀，按照對應(yīng)的植物生長時(shí)間的先后順序記獲取的多個(gè)點(diǎn)云幀為F1，…，F(xiàn)t,…，F(xiàn)n;S140:根據(jù) 第一點(diǎn)云幀F(xiàn)1中數(shù)據(jù)點(diǎn)的平坦性特征將第一點(diǎn)云幀F(xiàn)1中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊；S160:按照對應(yīng)的植物生長時(shí)間的先后順序依次將第一點(diǎn)云幀之后的點(diǎn)云幀F(xiàn)2至Fn中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊，其中，將某一個(gè)點(diǎn)云幀F(xiàn)t (2 ( t ( η)中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊包括以下步驟S220 S280:S220:根據(jù)Ft的前一點(diǎn)云幀F(xiàn)w中葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的信息以及Ft的數(shù)據(jù)點(diǎn)的平坦性特征將Ft中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊；S240:判斷Ft所包含的枝干點(diǎn)云塊數(shù)量是否多于Fw所包含的枝干點(diǎn)云塊數(shù)量或者Ft所包含的葉片點(diǎn)云塊數(shù)量是否多于Fw包含的葉片點(diǎn)云塊數(shù)量，若否，則執(zhí)行步驟S260，若是，則執(zhí)行步驟S280 ；S260:當(dāng)t < η時(shí)則進(jìn)入到將Ft的下一個(gè)點(diǎn)云幀F(xiàn)t+1中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的步驟，當(dāng)t=n時(shí)結(jié)束；S280:往前回溯依次重新分割Ft前面的點(diǎn)云幀中的點(diǎn)云，直到重新分割后的點(diǎn)云幀的葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的數(shù)量沒有增加，則停止回溯并進(jìn)入到將Ft的下一個(gè)點(diǎn)云幀F(xiàn)t+1中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的步驟，其中，重新分割Ft前面的某一個(gè)點(diǎn)云中貞F.3 (I彡j彡t-Ι)中的點(diǎn)云包括以下步驟:S282:根據(jù)Fj的后一點(diǎn)云幀F(xiàn)j+1中葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的信息以及Fj的數(shù)據(jù)點(diǎn)的平坦性特征將戶中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，將上述步驟S220中的Ft記為待分割點(diǎn)云幀、Fw記為待分割點(diǎn)云幀的相鄰點(diǎn)云幀，上述步驟S282中的戶記為待分割點(diǎn)云幀、FJ+1記為待分割點(diǎn)云幀的相鄰點(diǎn)云幀，則上述根待分割點(diǎn)云巾貞的相鄰點(diǎn)云巾貞中葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的信息以及待分割點(diǎn)云幀的數(shù)據(jù)點(diǎn)的平坦性特征將待分割點(diǎn)云幀中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的步驟包括以下步驟S310 S360:S310:根據(jù)待分割點(diǎn)云幀的相鄰點(diǎn)云幀中葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的信息以及待分割點(diǎn)云幀的數(shù)據(jù)點(diǎn)的平坦性特征將待分割點(diǎn)云幀中的數(shù)據(jù)點(diǎn)分類為葉片點(diǎn)或枝干點(diǎn)；S320:聚合待分割點(diǎn)云幀中連通的葉片點(diǎn)構(gòu)成葉片點(diǎn)云塊；S330:建立待分割點(diǎn)云幀中枝干點(diǎn)的最小生成樹，將最小生成樹分割成不包含分叉枝干的獨(dú)立分支，將待分割點(diǎn)z 巾貞中的枝干點(diǎn)映射到各獨(dú)立分支上，形成各 個(gè)枝干點(diǎn)z 塊，一個(gè)獨(dú)立分支對應(yīng)一個(gè)枝干點(diǎn)云塊；S340:查找待分割點(diǎn)云幀和相鄰點(diǎn)云幀中每一個(gè)葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊對應(yīng)的與自身重疊數(shù)據(jù)點(diǎn)最多的點(diǎn)云塊，并標(biāo)記該對應(yīng)的點(diǎn)云塊，提取待分割點(diǎn)云幀和相鄰點(diǎn)云幀中被標(biāo)記次數(shù)小于2的葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊；S350:將待分割點(diǎn)云幀中的所述葉片點(diǎn)分類到提取的各個(gè)葉片點(diǎn)云塊對應(yīng)的類別上，將屬于同一類別的葉片點(diǎn)構(gòu)成待分割點(diǎn)云幀中的一個(gè)葉片點(diǎn)云塊；S360:將待分割點(diǎn)云幀中的所述枝干點(diǎn)分類到提取的各個(gè)枝干點(diǎn)云塊對應(yīng)的類別上，將屬于同一類別的枝干點(diǎn)構(gòu)成待分割點(diǎn)云幀中的一個(gè)枝干點(diǎn)云塊。在其中一個(gè)實(shí)施例中，步驟S310包括以下步驟:S410:求解使得目標(biāo)能量函數(shù)達(dá)到最小的分類函數(shù)，該目標(biāo)能量函數(shù)為關(guān)于分類函數(shù)的函數(shù)，其函數(shù)值表示分類代價(jià)，該分類函數(shù)為將待分割點(diǎn)云幀的數(shù)據(jù)點(diǎn)分類為葉片點(diǎn)和枝干點(diǎn)的分類函數(shù)；記待分割點(diǎn)云幀中數(shù)據(jù)點(diǎn)集合為Pt=(Pt)，植物器官數(shù)據(jù)點(diǎn)類別集合為{L，S},其中L代表葉片點(diǎn)類別、S代表枝干點(diǎn)類別，fB為將Pt映射到集合{L，S}的分類函數(shù)，所述目標(biāo)能量函數(shù)如下:
權(quán)利要求
1.一種植物器官點(diǎn)云的分割方法,包括以下步驟S120 S160: S120:獲取被監(jiān)測植物的多個(gè)植物生長時(shí)間對應(yīng)的點(diǎn)云幀，按照對應(yīng)的植物生長時(shí)間的先后順序記獲取的多個(gè)點(diǎn)云幀為F1，-,Ft, -,Fn5 S140:根據(jù)第一點(diǎn)云幀F(xiàn)1中數(shù)據(jù)點(diǎn)的平坦性特征將第一點(diǎn)云幀F(xiàn)1中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊； S160:按照對應(yīng)的植物生長時(shí)間的先后順序依次將第一點(diǎn)云幀之后的點(diǎn)云幀F(xiàn)2至Fn*的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊，其中，將某一個(gè)點(diǎn)云幀F(xiàn)t (2 ^n)中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊包括以下步驟S220 S280: S220:根據(jù)Ft的前一點(diǎn)云巾貞Fw中葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的信息以及Ft的數(shù)據(jù)點(diǎn)的平坦性特征將Ft中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊； S240:判斷Ft所包含的枝干點(diǎn)云塊數(shù)量是否多于Fm所包含的枝干點(diǎn)云塊數(shù)量或者Ft所包含的葉片點(diǎn)云塊數(shù)量是否多于Fw包含的葉片點(diǎn)云塊數(shù)量，若否，則執(zhí)行步驟S260，若是，則執(zhí)行步驟S280 ； S260:當(dāng)t < η時(shí)則進(jìn)入到將Ft的下一個(gè)點(diǎn)云幀F(xiàn)t+1中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的步驟，當(dāng)t=n時(shí)結(jié)束； S280:往前回溯依次重新分割Ft前面的點(diǎn)云幀中的點(diǎn)云，直到重新分割后的點(diǎn)云幀的葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的數(shù)量沒有增加，則停止回溯并進(jìn)入到將Ft的下一個(gè)點(diǎn)云幀F(xiàn)t+1中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的步驟，其中，重新分割Ft前面的某一個(gè)點(diǎn)云幀F(xiàn)j (I彡j彡t-Ι)中的點(diǎn)云包括以下步驟: S282:根據(jù)戶的后一點(diǎn)云 幀戶+1中葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的信息以及戶的數(shù)據(jù)點(diǎn)的平坦性特征將戶中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物器官點(diǎn)云的分割方法，其特征在于，將上述步驟S220中的Ft記為待分割點(diǎn)云幀、Fw記為待分割點(diǎn)云幀的相鄰點(diǎn)云幀，上述步驟S282中的戶記為待分割點(diǎn)云幀、FJ+1記為待分割點(diǎn)云幀的相鄰點(diǎn)云幀，則 上述根據(jù)待分割點(diǎn)云幀的相鄰點(diǎn)云幀中葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的信息以及待分割點(diǎn)云幀的數(shù)據(jù)點(diǎn)的平坦性特征將待分割點(diǎn)云幀中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的步驟包括以下步驟S310 S360: S310:根據(jù)待分割點(diǎn)云幀的相鄰點(diǎn)云幀中葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的信息以及待分割點(diǎn)云幀的數(shù)據(jù)點(diǎn)的平坦性特征將待分割點(diǎn)云幀中的數(shù)據(jù)點(diǎn)分類為葉片點(diǎn)或枝干點(diǎn)； S320:聚合待分割點(diǎn)云幀中連通的葉片點(diǎn)構(gòu)成葉片點(diǎn)云塊； S330:建立待分割點(diǎn)云幀中枝干點(diǎn)的最小生成樹，將最小生成樹分割成不包含分叉枝干的獨(dú)立分支，將待分割點(diǎn)z 巾貞中的枝干點(diǎn)映射到各獨(dú)立分支上，形成各個(gè)枝干點(diǎn)z 塊，一個(gè)獨(dú)立分支對應(yīng)一個(gè)枝干點(diǎn)云塊； S340:查找待分割點(diǎn)云幀和相鄰點(diǎn)云幀中每一個(gè)葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊對應(yīng)的與自身重疊數(shù)據(jù)點(diǎn)最多的點(diǎn)云塊，并標(biāo)記該對應(yīng)的點(diǎn)云塊，提取待分割點(diǎn)云幀和相鄰點(diǎn)云幀中被標(biāo)記次數(shù)小于2的葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊； S350:將待分割點(diǎn)云幀中的所述葉片點(diǎn)分類到提取的各個(gè)葉片點(diǎn)云塊對應(yīng)的類別上，將屬于同一類別的葉片點(diǎn)構(gòu)成待分割點(diǎn)云幀中的一個(gè)葉片點(diǎn)云塊； S360:將待分割點(diǎn)云幀中的所述枝干點(diǎn)分類到提取的各個(gè)枝干點(diǎn)云塊對應(yīng)的類別上，將屬于同一類別的枝干點(diǎn)構(gòu)成待分割點(diǎn)云巾貞中的一個(gè)枝干點(diǎn)云塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的植物器官點(diǎn)云的分割方法，其特征在于，步驟S310包括以下步驟: S410:求解使得目標(biāo)能量函數(shù)達(dá)到最小的分類函數(shù)，該目標(biāo)能量函數(shù)為關(guān)于分類函數(shù)的函數(shù)，其函數(shù)值表示分類代價(jià)，該分類函數(shù)為將待分割點(diǎn)云幀的數(shù)據(jù)點(diǎn)分類為葉片點(diǎn)和枝干點(diǎn)的分類函數(shù)； 記待分割點(diǎn)云幀中數(shù)據(jù)點(diǎn)集合為Pt=IptK植物器官數(shù)據(jù)點(diǎn)類別集合為{L，S}，其中L代表葉片點(diǎn)類別、S代表枝干點(diǎn)類別，fB為將Pt映射到集合{L，，S}的分類函數(shù)，所述目標(biāo)能量函數(shù)如下:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的植物器官點(diǎn)云的分割方法，其特征在于，記所述提取的各個(gè)葉片點(diǎn)云塊的對應(yīng)類別分別為L1, L2, , Lm, LP為待分割點(diǎn)云幀中的葉片點(diǎn)集合，fL()為將LP映射到IL1, L2,, LJ的葉片分類函數(shù)； 步驟S350將待分割點(diǎn)云幀中的所述葉片點(diǎn)分類到提取的各個(gè)葉片點(diǎn)云塊對應(yīng)的類別上的步驟為:求解使得如下葉片分類代價(jià)函數(shù)E (fj達(dá)到最小的葉片點(diǎn)分類函數(shù)40，將待分割點(diǎn)云幀中的葉片點(diǎn)按照求解得到的葉片點(diǎn)分類函數(shù)分類到提取的各個(gè)葉片點(diǎn)云塊對應(yīng)的類別上
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的植物器官點(diǎn)云的分割方法，其特征在于，記所述提取的各個(gè)枝干點(diǎn)云塊的對應(yīng)類別分別為S1, S2,, Sn, SP為待分割點(diǎn)云巾貞中的枝干點(diǎn)集合,fs O為將SP映射到{Si，S2,, SJ的枝干分類函數(shù)； 步驟S360將待分割點(diǎn)云幀中的所述枝干點(diǎn)分類到提取的各個(gè)枝干點(diǎn)云塊對應(yīng)的類別上的步驟為:求解使得如下枝干分類代價(jià)函數(shù)E (fs)達(dá)到最小的枝干點(diǎn)分類函數(shù)fs O，將待分割點(diǎn)云幀中的枝干點(diǎn)按照求解得到的枝干點(diǎn)分類函數(shù)fs()分類到提取的各個(gè)枝干點(diǎn)云塊對應(yīng)的類別上:
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的植物器官點(diǎn)云的分割方法，其特征在于，將第一點(diǎn)云幀F(xiàn)1作為待分割點(diǎn)云幀，步驟S140可按照步驟S410、S420、S320和S330將第一點(diǎn)云幀F(xiàn)1中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊，計(jì)算過程中，1VG)和Dpf(S)的計(jì)算適用I (L1) |=0和I {SJ I=O的情況。
7.一種植物器官點(diǎn)云的分割系統(tǒng)，其特征在于，包括: 點(diǎn)云幀獲取模塊，用于獲取被監(jiān)測植物的多個(gè)植物生長時(shí)間對應(yīng)的點(diǎn)云幀，按照對應(yīng)的植物生長時(shí)間的先后順序記獲取的多個(gè)點(diǎn)云幀為F1，-,Ft, -,Fn5 第一點(diǎn)云幀分割模塊，用于根據(jù)第一點(diǎn)云幀F(xiàn)1中數(shù)據(jù)點(diǎn)的平坦性特征將第一點(diǎn)云幀F(xiàn)1中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊； 調(diào)度模塊，用于在第一點(diǎn)云幀之后的點(diǎn)云幀戶至？11中按照對應(yīng)的植物生長時(shí)間的先后順序依次取Ft (2彡t彡η)，將Ft做為待分割點(diǎn)云幀、Ft的前一點(diǎn)云幀F(xiàn)w做為待分割點(diǎn)云幀的相鄰點(diǎn)云幀傳遞給點(diǎn)云分割模塊并啟動(dòng)點(diǎn)云分割模塊； 點(diǎn)云分割模塊，用于根據(jù)待分割點(diǎn)云巾貞的相鄰點(diǎn)云巾貞中葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的信息以及待分割點(diǎn)云幀的數(shù)據(jù)點(diǎn)的平坦性特征將待分割點(diǎn)云幀中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊； 判斷模塊，用于在點(diǎn)云分割模塊分割Ft后判斷Ft所包含的枝干點(diǎn)云塊數(shù)量是否多于Fw所包含的枝干點(diǎn)云塊數(shù)量或者Ft所包含的葉片點(diǎn)云塊數(shù)量是否多于Fw包含的葉片點(diǎn)云塊數(shù)量，若否，則當(dāng)t < η時(shí)，通知調(diào)度模塊調(diào)度點(diǎn)云分割模塊，以將Ft的下一個(gè)點(diǎn)云幀F(xiàn)t+1中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊，當(dāng)t=n時(shí)結(jié)束，若是，則調(diào)度回溯控制模塊；回溯控制模塊，用于在Fw至F1中按照對應(yīng)的植物生長時(shí)間的倒序順序依次取Fj(I ^ j ^ t-1)，將戶做為待分割點(diǎn)云幀、戶的后一點(diǎn)云幀戶+1做為待分割點(diǎn)云幀的相鄰點(diǎn)云幀傳遞給點(diǎn)云分割模塊并啟動(dòng)點(diǎn)云分割模塊，以重新分割Ft前面的點(diǎn)云幀中的點(diǎn)云，直到重新分割后的點(diǎn)云幀戶的葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的數(shù)量沒有增加，則停止啟動(dòng)點(diǎn)云分割模塊并通知調(diào)度模塊調(diào)度點(diǎn)云分割模塊，以將Ft的下一個(gè)點(diǎn)云幀F(xiàn)t+1中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的植物器官點(diǎn)云的分割系統(tǒng),其特征在于,所述點(diǎn)云分割模塊包括: 數(shù)據(jù)點(diǎn)分類模塊，用于根據(jù)待分割點(diǎn)云巾貞的相鄰點(diǎn)云巾貞中葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的信息以及待分割點(diǎn)云幀的數(shù)據(jù)點(diǎn)的平坦性特征將待分割點(diǎn)云幀中的數(shù)據(jù)點(diǎn)分類為葉片點(diǎn)或枝干點(diǎn)； 葉片點(diǎn)云塊聚合模塊，用于聚合待分割點(diǎn)云幀中連通的葉片點(diǎn)構(gòu)成葉片點(diǎn)云塊； 枝干點(diǎn)云塊聚合模塊，建立待分割點(diǎn)云幀中枝干點(diǎn)的最小生成樹，將最小生成樹分割成不包含分叉枝干的獨(dú)立分支，將待分割點(diǎn)z 巾貞中的枝干點(diǎn)映射到各獨(dú)立分支上，形成各個(gè)枝干點(diǎn)云塊，一個(gè)獨(dú)立分支對應(yīng)一個(gè)枝干點(diǎn)云塊； 獨(dú)立器官點(diǎn)云塊提取模塊，用于查找待分割點(diǎn)云巾貞和相鄰點(diǎn)云巾貞中每一個(gè)葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊對應(yīng) 的與自身重疊數(shù)據(jù)點(diǎn)最多的點(diǎn)云塊，并標(biāo)記該對應(yīng)的點(diǎn)云塊，提取待分割點(diǎn)云幀和相鄰點(diǎn)云幀中被標(biāo)記次數(shù)小于2的葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊； 葉片點(diǎn)云塊重分割模塊，用于將待分割點(diǎn)云幀中的所述葉片點(diǎn)分類到提取的各個(gè)葉片點(diǎn)云塊對應(yīng)的類別上，將屬于同一類別的葉片點(diǎn)構(gòu)成待分割點(diǎn)云幀中的一個(gè)葉片點(diǎn)云塊； 枝干點(diǎn)云塊重分割模塊，用于將待分割點(diǎn)云幀中的所述枝干點(diǎn)分類到提取的各個(gè)枝干點(diǎn)云塊對應(yīng)的類別上，將屬于同一類別的枝干點(diǎn)構(gòu)成待分割點(diǎn)云幀中的一個(gè)枝干點(diǎn)云塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的植物器官點(diǎn)云的分割系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)點(diǎn)分類模塊包括: 分類函數(shù)求解單元，用于求解使得目標(biāo)能量函數(shù)達(dá)到最小的分類函數(shù)，該目標(biāo)能量函數(shù)為關(guān)于分類函數(shù)的函數(shù)，其函數(shù)值表示分類代價(jià)，該分類函數(shù)為將待分割點(diǎn)云巾貞的數(shù)據(jù)點(diǎn)分類為葉片點(diǎn)和枝干點(diǎn)的分類函數(shù)； 記待分割點(diǎn)云幀中數(shù)據(jù)點(diǎn)集合為Pt=(Pt)，植物器官數(shù)據(jù)點(diǎn)類別集合為{L，S}，其中L代表葉片點(diǎn)類別、S代表枝干點(diǎn)類別，fB為將Pt映射到集合{L，S}的分類函數(shù)，所述目標(biāo)能量函數(shù)如下: E(/s)= ^ Dp^if3(Pt))+ I iv.gr(/s(r),/3(r)) PtEPtPriQtENpt 其中: (O Dpt(fBCpi))表示將Pt數(shù)據(jù)點(diǎn)分類為fB(Pt)的代價(jià)， D = CmoxCfl(Pi) — R(LiJtO)若 _ }| ^ OJLKSs }i ^ O pt ~ (R(Pt)- 4若丨{L』=0丨或丨(Ss }卜0 D = (-nmx(R(Ss,) — Cr),O),若 1 }1 ^ O且Ps }i ^ O ρΓ ' ~ R(Pt),若}| = 0或|払}i = 0D切即為fB (Pt) =L的代價(jià)，DpT(S)即為fB (Pt) =S的代價(jià)， R(Pt)為Pt的平坦性特征，R(Pt) =1g(max(C(Pt)，cE))，cE為預(yù)設(shè)的大于O而小于1/3的常量，C (Pt)為Pt的曲率特征，C (Pt) = X1/(A1+λ 2+λ 3)，其中λ”入2和λ 3是對Pt的鄰域點(diǎn)進(jìn)行主成份分析得到的特征值，X1彡入2且X1SX3; {LJ為相鄰點(diǎn)云幀中葉片點(diǎn)云塊的集合，I IL1I I為{LJ元素的個(gè)數(shù)，LwS {LJ中與Pt距離最近的葉片點(diǎn)云塊，R(Lw)為Lw中的數(shù)據(jù)點(diǎn)的平坦性特征的平均值；{SJ為相鄰點(diǎn)云幀中枝干點(diǎn)云塊的集合，I {Ss} I為{SJ元素的個(gè)數(shù)，Ss*為{Ss}中與Pt距離最近的枝干點(diǎn)云塊，R(Ss*)為Ss*中的數(shù)據(jù)點(diǎn)的平坦性特征的平均值；
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的植物器官點(diǎn)云的分割系統(tǒng)，其特征在于，記所述提取的各個(gè)葉片點(diǎn)云塊的對應(yīng)類別分別為L1, L2,, Lm, LP為待分割點(diǎn)云幀中的葉片點(diǎn)集合，40為將LP映射到IL1, L2, , LJ的葉片分類函數(shù)； 葉片點(diǎn)云塊重分割模塊用于求解使得如下葉片分類代價(jià)函數(shù)E (4)達(dá)到最小的葉片點(diǎn)分類函數(shù)40將待分割點(diǎn)云幀中的葉片點(diǎn)按照求解得到的葉片點(diǎn)分類函數(shù)40分類到提取的各個(gè)葉片點(diǎn)云塊對應(yīng)的類別上
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的植物器官點(diǎn)云的分割系統(tǒng)，其特征在于，記所述提取的各個(gè)枝干點(diǎn)z 塊的對應(yīng)類別分別為S1, S2, , Sn, SP為待分割點(diǎn)z 巾貞中的枝干點(diǎn)集合，fs O為將SP映射到{Si，S2,, SJ的枝干分類函數(shù)， 枝干點(diǎn)云塊重分割模塊用于求解使得如下枝干分類代價(jià)函數(shù)E (fs)達(dá)到最小的枝干點(diǎn)分類函數(shù)fs()，將待分割點(diǎn)云幀中的枝干點(diǎn)按照求解得到的枝干點(diǎn)分類函數(shù)fs()分類到提取的各個(gè)枝干點(diǎn)云塊對應(yīng)的類別上:
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的植物器官點(diǎn)云的分割系統(tǒng),其特征在于,第一點(diǎn)云巾貞分割模塊用于將第一點(diǎn)云幀F(xiàn)1作為待分割點(diǎn)云幀，按照所述分類函數(shù)求解單元和分類單元的處理過程將F1的數(shù)據(jù)點(diǎn)分類為葉片點(diǎn)或枝干點(diǎn)，并按照葉片點(diǎn)云塊聚合模塊和枝干點(diǎn)云塊聚合模塊的處理過程將F1中的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊，按照所述分類函數(shù)求解單元的處理過程求解分類函數(shù)時(shí)，Dy(L)和1V(S)的計(jì)算適用I (L1) |=0和I {SJ |=0的情況。
全文摘要
一種植物器官點(diǎn)云的分割方法和系統(tǒng)，根據(jù)待分割點(diǎn)云幀的前一相鄰點(diǎn)云幀中葉片點(diǎn)塊和枝干點(diǎn)云塊的信息以及待分割點(diǎn)云幀的數(shù)據(jù)點(diǎn)的平坦性特征，將待分割點(diǎn)云幀的點(diǎn)云分割為葉片點(diǎn)塊和枝干點(diǎn)云塊，以相鄰點(diǎn)云幀作為參照對點(diǎn)云幀進(jìn)行分割，有利于分割出的器官在相鄰點(diǎn)云幀之間保持時(shí)空一致性，提高植物器官分割的準(zhǔn)確性。當(dāng)發(fā)現(xiàn)新的葉片點(diǎn)云塊或枝干點(diǎn)云塊時(shí)，往前回溯重新分割待分割點(diǎn)云塊前面的點(diǎn)云幀中的點(diǎn)云，重新分割時(shí)根據(jù)后一相鄰點(diǎn)云幀中的葉片點(diǎn)云塊和枝干點(diǎn)云塊的信息分割待重新分割的點(diǎn)云幀，回溯過程中的重新分割有利于在點(diǎn)云幀中提取出新的在前面的分割過程中未被發(fā)現(xiàn)的葉片點(diǎn)云塊或枝干點(diǎn)云塊，從而進(jìn)一步提高植物器官分割的準(zhǔn)確性。
文檔編號G06T7/00GK103218817SQ20131013837
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者李揚(yáng)彥, 陳寶權(quán), 范曉晨 申請人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院