植物根系形态三维图像重建系统及方法

摘要

本发明公开了一种植物根系形态三维图像重建方法，包括如下步骤：绕被测植物根系每隔预定角度拍摄图片；处理所述图片，获得图片中表征根系的象素点二维坐标信息；根据物理空间的三维坐标与它在各投影图像平面的二维坐标之间的对应关系及每一图片的拍摄角度信息，获取每一拍摄图片上表征根系的象素点所对应的所有点的三维坐标值；按照预定的规则，选取某些特定的三维坐标值作为三维图象空间的景物点坐标，通过这些坐标构成二值化三维图象。本发明还公开了一种植物根系形态三维图像重建系统。本发明具有速度快、精度高、室内外均可使用等优点。

主权项

一种植物根系形态三维图像重建方法，其特征在于，包括如下步骤：A、绕被测植物根系每隔预定角度拍摄图片；B、处理所述图片，获得图片中表征根系的象素点二维坐标信息；C、根据物理空间的三维坐标与它在各投影图像平面的二维坐标之间的对应关系及每一图片的拍摄角度信息，获取每一拍摄图片上表征根系的象素点所对应的所有点三维坐标值；D、按照预定的规则，选取其中特定的三维坐标值作为三维图象空间的景物点坐标，由所述景物点生成根系的二值化三维图像；在步骤C之前进一步包括：获取所述被拍摄植物根系物理空间的三维坐标与拍摄的图片的二维坐标之间的线性关系的基础矩阵；所述步骤C具体为：C1、根据针孔模型公式和物体分布的基本范围，计算每一拍摄图片上每一表征根系的象素点所对应的所有点的三维坐标值；C2、统计每一三维坐标值出现的次数；在步骤A，所述被测植物根系放置在转台上，使用拍摄装置绕被测植物根系每隔预定角度拍摄图片；所述获取所述被拍摄植物根系物理空间的三维坐标与拍摄的图片的二维坐标之间的线性关系的基础矩阵，具体包括：根据针孔模型，图像坐标(x，y，1)与物体空间坐标(X，Y，Z，1)之间存在线性关系，(X，Y，Z，1)T＝A(x，y，1)T，A是一个4行3列的基础矩阵；所述物体空间坐标为世界坐标，选择过所述转台转轴的平面为世界坐标XY平面；将一块多行列的黑白相间的棋盘纸贴在一块稍大一点的有机玻璃板上，棋盘中点为世界坐标的原点；将玻璃板安插在一条金属方条上，方条两头光滑平整，设置在两条金属插槽上，通过摇动轴轮驱动所述方条沿着插槽平行移动；选择若干个均匀分布的位置，其中中间一个在物体空间的XY平面上，获得12个以上的已知点的图像坐标，用最小二乘法计算出线性关系的基础矩阵A的各元素的近似值。