一种玉米果穗三维信息检测方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及计算机视觉领域，尤其设及一种玉米果穗=维信息检测方法与系统。
【背景技术】
[0002] 玉米果穗考种是玉米作物遗传育种过程中一个重要的环节，对于玉米生产、科研 中有着重要的意义。玉米果穗几何形态为空间旋转体类，一幅图像不能记录全部信息。果 穗的部分表型参数，如：穗行数、行粒数、秀尖等需要采集360度图像才能准确计算出来，因 此需要在=维模式下进行表型参数测量。
[0003] 从不同的两个视角采集的两幅图像，由于视角不同，空间中同一个点在两幅图像 中会有视差。根据运个视差，利用相似=角形的原理，便可W唯一确定空间中点的坐标，从 而得出更多信息，还原=维场景。现有的双目视觉测量解决的是两个平视拓扑结构摄像机 的问题，并不适用于检测玉米果穗的=维信息。
[0004] 一种玉米果穗性状检测装置（CN103004322B)利用漉筒获取果穗的全角度信息， 然而采集全角度信息所耗时间较长。基于立体视觉的玉米果穗外在形态记录与测量装置 (CN202160400U)设计成本较高，采集速度较慢，无法满足高通量测量的实际需求。使用图像 序列生成玉米果穗全景图的方法（CN101853524A)，使用固定位置的数码相机对玉米果穗间 隔一定角度拍摄图像序列，对图像序列操作生成全景图，但采集及处理时间较长。
【发明内容】
阳0化]本发明所要解决的技术问题是：现有的玉米果穗=维信息的检测方法采集及处理 速度慢。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明一方面提出了一种玉米果穗=维表型检测方法，该 玉米果穗=维表型检测方法包括：
[0007] Sl:标定立台摄像机之间的空间位置关系；
[0008] S2 :获取玉米果穗轮廓；
[0009] S3:利用所述=台摄像机采集玉米果穗=幅不同角度的图像，利用所述=台摄像 机之间的空间位置关系构建正=角测量模型；
[0010] S4:根据所述正S角测量模型获得所述玉米果穗中屯、轴的中屯、点及任意四分点的 深度信息，根据所述玉米果穗轮廓及所述玉米果穗中屯、轴的中屯、点及任意四分点的深度信 息获取玉米果穗在=台摄像机坐标系中的位置信息；
[0011] S5 :根据所述玉米果穗在S台摄像机坐标系中的位置信息获取所述玉米果穗S幅 不同角度的图像的重叠区域，去除所述重叠区域，获得=个不同角度的玉米果穗的=维表 型信息；
[0012] 其中，所述=台摄像机之间的空间位置关系为两两摄像机之间的平移矩阵和旋转 矩阵；
[0013]所述=台摄像机处于相同水平面，且互成120度角。
[0014] 可选地，所述标定=台摄像机之间的空间位置关系，包括：
[0015] Sll:对=台摄像机利用张正友标定法获取所述=台摄像机各自的内参矩阵和外 参矩阵；
[0016] S12:根据所述S台摄像机各自的内参矩阵和外参矩阵获取两两摄像机之间的平 移矩阵和旋转矩阵，得到=台摄像机之间的空间位置关系。
[0017] 可选地，所述得到S台摄像机之间的空间位置关系，包括：
[0018] S121 :根据所述=台摄像机各自的内部参数矩阵和外部参数矩阵，将指定点的物 理坐标映射到任意两台摄像机坐标系中；
[0019] S122 :获取指定点在所述两台摄像机坐标系下的变换公式；
[0020] S123 :根据所述变换公式获取所述两台摄像机之间的平移矩阵和旋转矩阵；
[0021] S124:根据任意两台摄像机之间的平移矩阵和转换矩阵获取S台摄像机之间的空 间位置关系。
[0022] 可选地，所述获取玉米果穗轮廓之后，还包括：
[0023] 去除所述玉米果穗轮廓图像的背景噪点，填充所述玉米果穗轮廓内的孔桐。
[0024] 可选地，所述构建正=角测量模型包括：
[00巧]S31 :从=台摄像机中任意选取两台摄像机，联立指定点在第一摄像机坐标系的投 影点与所述第一摄像机坐标系的原点的连线方程和指定点在第二摄像机坐标系投影点与 所述第二摄像机坐标系的原点的连线的方程
[0027] 其中，所述第一摄像机坐标系为世界坐标系，P为空间中指定点的坐标，Pi为P点 在第一摄像机投影平面的对应点，Pf为P点在第二摄像机投影平面的对应点，T为第一摄像 机和第二摄像机之间的平移矩阵，Pf'为Pf点在世界坐标系的坐标，11和tf为系数； 阳0測 S32 :解出系数ti和tf;
[0029]S33 :将指定点的图像坐标系坐标转换为摄像机坐标系坐标，利用S32中的系数ti 和tf求解指定点的深度信息。
[0030] 可选地，所述获取玉米果穗轮廓，包括：
[0031]S21 :利用所述=台摄像机采集玉米果穗掉落前及玉米果穗掉落时的图像，获取玉 米果穗掉落前的图像和玉米果穗掉落时的图像中每个像素的欧式距离之差；
[0032]S22 :比较两幅图像中每个像素的欧式距离之差与预定阔值的大小，若所述欧式距 离之差大于所述预定阔值，则该像素为玉米果穗区域；
[0033] S23 :将所述玉米果穗区域设为白色，将背景设为黑色。
[0034] 可选地，所述获取所述玉米果穗=幅不同角度的图像的重叠区域，包括：
[0035] 分别获取所述=台摄像机与所述玉米果穗的横截面的切线，切点所形成的弧形为 所述玉米果穗=幅不同角度的图像的重叠区域。
[0036] 可选地，所述去除所述玉米果穗轮廓图像的背景噪点，填充所述玉米果穗轮廓内 的孔桐，包括：
[0037] 将所述玉米轮廓图像中的背景设为黑色；
[0038] 利用漫水填充算法将所述背景设为任意非黑非白的灰度；
[0039] 将所述玉米轮廓图像中的黑色像素点换为白色；
[0040] 利用漫水填充算法将所述背景换为黑色。
[0041] 另一方面，本发明还提出了一种S维表型检测系统，该系统包括：
[0042] 图像采集单元，用于采集玉米果穗掉落前W及玉米果穗掉落时的图像，还用于采 集玉米果穗=幅不同角度的图像；
[0043] 所述图像采集单元包括=台摄像机，所述=台摄像机处于相同水平面，且互成120 度角；
[0044] 摄像机标定单元，用于标定所述=台摄像机之间的空间位置关系；
[0045] 正=角测量模型构建单元，用于利用所述摄像机之间的空间位置关系构建正= 角测量模型，构建正S角测量模型，获取玉米果穗中屯、轴的中屯、点及任意四分点的深度信 息；
[0046] 轮廓获取单元，用于获取玉米果穗轮廓；
[0047] 位置信息获取单元，根据所述玉米果穗轮廓及通过正=角测量模型获得的玉米果 穗中屯、轴的中屯、点及任意四分点的深度信息获取玉米果穗在=台摄像机坐标系中的位置 信息；
[0048]=维信息获取单元，用于去除玉米果穗=幅不同角度的图像的重叠区域，获得= 个不同角度的玉米果穗的=维表型信息；
[0049] 其中，所述=台摄像机之间的位置关系为两两摄像机之间的平移矩阵和旋转矩 阵。
[0050] 本发明通过互成120度角同一水平面的=个摄像机获取竖直掉落玉米果穗全方 位的=视图像，建立W此为基础的正=角测量模型。本发明可W根据正=角测量模型计算 深度信息并进行空间定位，去除拍摄的重叠区域，从而快速获取果穗=维表型信息，可W满 足高通量考种要求，为实现无损测量玉米果穗的穗行数、行粒数、穗粒数等常见性状参数提 供了基础。
【附图说明】
[0051] 通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理 解为对本发明进行任何限制，在附图中：
[0052] 图1示出了本发明一个实施例的玉米果穗=维表型检测方法示意图；
[0053]图2示出了本发明一个实施例的标定S台摄像机的位置关系的示意图