傅汝佳，冼楚华，李桂清，万隽杰，曹铖，杨存义，高月芳

面向表型精确鉴定的豆株快速三维重建

傅汝佳1，冼楚华1，李桂清1，万隽杰2，曹铖2，杨存义2，高月芳2

（1.华南理工大学 计算机科学与工程学院，广东 广州 510006； 2.华南农业大学农学院，广东 广州 510640）

利用计算机视觉与图像技术对植物进行数字化重建是植物表型组学的重要手段。以国内常见的粮食作物豆类植株为研究对象，利用RGB-D深度相机采集的深度图像对豆株进行快速三维数字化重建，首先，基于点云分层聚类提取点云骨架点；然后，根据各骨架点到根节点的最短距离连接第一阶段的主干骨架点，并根据形态特征筛选子图和主干图的连接点、选择子图生长路径；最后，由连接骨架进行植物数字化建模。实验表明，基于真实大豆植株点云的单帧和配准数据，本文方法能对不同形态特征的大豆植株进行快速三维重建，并能对分辨率不高、噪音干扰较大、配准误差较大等情形做处理。

植物表型组学；植物三维重建；骨架提取；植物建模

三维植物重建是计算机图形学、计算机视觉和数字农业等领域的研究热点。真实精确的三维植物形状可以应用于游戏动画图形、虚拟现实、农业数字化生产等领域。具有真实感的三维植物模型也是网络虚拟场景中最具代表性的自然景观模型，被广泛应用于虚拟旅游、虚拟城市和虚拟生态景观模拟以及数字化农业生产等领域。同时，数字植物是数字农业的基础性工作，综合利用数字化技术对植物的生命过程和农业生产过程进行定量化和可视化研究，而植物形态结构的真实感建模与三维可视化正是数字植物首先要解决的问题之一。……