高通量植物表型的快速发展需要激光雷达系统来实现光谱点云，这将显著提高基于其固有的光谱和空间数据融合的分割精度和效率。同时，对于无人机（UAV）和高塔等平台来说，需要一个相对较长的检测范围。为实现上述目标，我们提出并设计了一种体积小、重量轻、成本低的新型多光谱荧光激光雷达。采用405nm的激光二极管来激发植物的荧光，并通过彩色图像传感器的R、G、B通道获得附有弹性和非弹性信号强度的点云。开发了一种新的位置检索方法来评估远场回波信号，从中可以获得光谱点云。设计了实验来验证光谱/空间的准确性和分割性能。研究发现，通过R-、G-、B-通道获得的数值与光谱仪测量的发射光谱一致，最大R2达到0.97。在30米左右的距离上，理论上的空间分辨率在X和Y方向分别可以达到47毫米和0.7毫米。荧光点云分割的召回率、精度和F分值均超过0.97。此外，在距离约26米的植物上进行了现场测试，进一步证明了多光谱荧光数据可以大大促进复杂场景的分割过程。这些可喜的结果证明，所提出的多光谱荧光LiDAR在数字林业和智能农业的应用中具有巨大的潜力。

图1 二维多光谱荧光激光雷达技术的原理。

图2 （a）多光谱荧光激光雷达系统的示意图和（b）实物图。

 图3 (a)目前多光谱荧光LiDAR系统的像素-距离关系和(b)空间分辨率。像素合并降低了沿Y轴的空间分辨率。

图4. LiDAR系统的X-Y-Z坐标与测量空间的X-Y-Z坐标之间的关系。

 图5. 采用CMOS图像传感器的R、G、B通道的相对响应。

图6 (a) 一幅原始的彩色图像。(b)沿Y轴进行像素合并的彩色图像。(c) 每个通道的特定列的像素强度图。(d) Facula的放大图。(e) 检索到的等高线。

 图7 室内荧光实验装置，评估荧光光谱和RGB信号之间的关系。

图8 (a)-(f) 从多光谱荧光LiDAR和光谱仪获得的RGB强度。(g)-(j) R-和G-通道的归一化结果。

图9 (a) LiDAR系统和目标的实物布置。(b) 每组中三个立方体的布局。

图10 (a)三维视图，(b)侧视图，和(c)扫描结果的俯视图。曝光时间为175毫秒，共收集了825张照片，总时间为145秒。

图11 在7.5米处测量目标，（a）实际宽度，（b）立方体前表面之间的实际距离，（c）宽度和（d）立方体前表面之间距离的测量结果。

图12 (a)真实图片，(b)R通道的归一化强度，以及(c)位于离LiDAR系统10米处的全缘榕的分割点云。曝光时间为150毫秒，在33秒内共收集了220张照片。

图13 (a)真实图，(b)B通道的扫描结果，(c)LNorm. 和(d)LNorm. 曝光时间为100毫秒，共收集984张照片，总时间为100秒。

图14 (a) 对目标的L Norm.点云进行阈值分割。(b) 从(a)中提取的墙壁表面、土壤、树干和树枝等。(c) LNorm.点云的柱状图。