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用于棉花主茎和节点检测的高分辨率三维地面激光雷达

用于棉花主茎和节点检测的高分辨率三维地面激光雷达

  • 分类:植物表型资讯
  • 作者:PhenoTrait
  • 来源:本站
  • 发布时间:2021-08-05 06:10
  • 访问量:

【概要描述】本研究利用高分辨率地面激光雷达获取田间条件下的植物点云,并开发数据处理管道检测植物主茎和节,然后提取节数和主茎长度两个表型性状。

用于棉花主茎和节点检测的高分辨率三维地面激光雷达

【概要描述】本研究利用高分辨率地面激光雷达获取田间条件下的植物点云,并开发数据处理管道检测植物主茎和节,然后提取节数和主茎长度两个表型性状。

  • 分类:植物表型资讯
  • 作者:PhenoTrait
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密集的三维点云提供了了解植物器官水平表型性状详细特征的机会,这有助于更好地理解植物结构,并通过新的植物育种方法进行改造。本研究利用高分辨率地面激光雷达获取田间条件下的植物点云,并开发数据处理管道检测植物主茎和节,然后提取节数和主茎长度两个表型性状。

 

一般棉花植物结构的插图

 

使用地面激光雷达的实验场和扫描点云数据

 

该方法主要包括三个步骤:首先,利用拉普拉斯收缩算法从原始点云中提取骨架;第二,通过将植物骨架点云转换为图形来识别主茎;第三,通过查找主茎和树枝之间的交点来检测节点。主茎长度的计算方法是将主茎最低点到最高点的相邻两点之间的距离进行累加。基于26株植物的实验结果表明,该方法能够准确地测量植物主茎长度和检测节点;对于每个植株80000到150000之间的点数,主茎长度测量的平均R2和平均绝对百分比误差分别为0.94%和4.3%,节点计数的平均R2和平均绝对百分比误差分别为0.7%和5.1%。综上所述,基于三维点云的高通量表型分析可以加速育种技术以提高作物产量。

 

三类不同建筑形态的代表性植物

 

提取的骨骼和主茎检测结果

 

来源:

Sun S, Li C, Chee P, et al. High resolution 3D terrestrial LiDAR for cotton plant main stalk and node detection. Computers and Electronics in Agriculture Volume 187, August 2021, 106276. https://doi.org/10.1016/j.compag.2021.106276

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