(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210247520.7 (22)申请日 2022.03.14 (71)申请人 华南农业大 学 地址 510642 广东省广州市天河区五山路 483号 (72)发明人 兰玉彬　刘圣搏　王乐乐　陈海波　 赵英杰　王朝锋　王从越　熊章钧　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 专利代理师 李君 (51)Int.Cl. G01B 11/24(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G01N 21/84(2006.01) G06T 5/00(2006.01)G06T 7/30(2017.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种植物 表型采集装置及其采集方法 (57)摘要 本发明公开的一种植物表型采集装置及其 方法， 包括： 成像室、 旋转台、 摄像模块、 处理器模 块、 控制模块； 处理器模块 分别与旋转台、 摄像模 块、 控制模块连接； 成像室通过伸缩机架模块和 遮光模块形成封闭式可折叠成像室； 旋转台设置 在成像室内， 用于固定待检测植物， 并将其进行 旋转运动； 摄像模块设置在成像室内部上方， 用 于采集待检测植物多 方位图像数据； 处理器模块 通过控制模块控制旋转台按预设角度旋转、 以及 控制摄像模块启动和数据处理与生成三维点云， 进而使得处理器模块根据三维点云计算其表型 数据； 本发明克服成本高， 受场地限制且在三维 重建过程中易造成点云噪声与点 云缺失的问题， 提供一种经济、 高效、 准确且便携的植物表型采 集方法及装置 。 权利要求书2页 说明书6页 附图6页 CN 114659463 A 2022.06.24 CN 114659463 A 1.一种植物表型采集装置， 其特征在于， 包括： 成像室、 旋转台、 摄像模块、 处理器模块、 控制模块； 所述处 理器模块分别与旋转台、 摄 像模块、 控制模块连接； 所述成像室通过伸缩机架模块形成可折叠成像室， 并通过遮光模块形成封闭式可折叠 成像室； 所述旋转台设置在成像室内， 用于固定待检测植物， 并将所述待检测植物进行旋转运 动； 所述摄像模块设置在成像室内部上 方， 用于采集待检测植物多方位图像数据； 所述处理器模块通过控制模块控制旋转台按预设角度旋转、 以及控制摄像模块的启动 和数据处理与生成三 维点云， 进而使得所述处理器模块根据所述三 维点云计算植物的表型 数据。 2.根据权利要求1所述的一种植物表型采集装置， 其特征在于， 所述成像室包括： 伸缩 机架模块、 遮光模块、 移动模块、 光源模块； 所述伸缩机架模块形成可折叠成像室主体； 所述 遮光模块设置在所述伸缩机架模块外周， 形成封闭式可折叠成像室空间； 所述移动模块设 置在伸缩机架模块底部， 形成成像室可移动部件； 所述光源模块设置在伸缩机架模块顶部， 提供成像室内部光源。 3.根据权利要求2所述的一种植物表型采集装置， 其特征在于， 所述伸缩机架模块为气 动伸缩机架。 4.根据权利要求2所述的一种植物表型采集装置， 其特征在于， 所述控制模块包含： 步 进电机驱动器、 控制器； 所述控制器通过电极连接 至光源模块， 用于调节封闭式可折叠成像室空间亮度； 所述控制器通过步进电机驱动器连接 至旋转台， 用于驱动旋转台3 60度转动； 所述控制器与摄 像模块连接， 使用软件触发方式。 5.根据权利要求1所述的一种植物表型采集装置， 其特征在于， 所述旋转台包括： 步进 电机、 传动机构、 夹持机构； 所述步进电机通过所述传动机构与所述夹持机构连接， 步进电 机通过传动机构带动夹持机构进行旋转 运动。 6.根据权利要求5所述的一种植物表型采集装置， 其特征在于， 所述夹持机构为爪型卡 盘， 用于固定待检测植物。 7.根据权利 要求1所述的一种植物表型采集装置， 其特征在于， 所述摄像模块为Kinect 相机， 以旋转台 中心为轴呈 俯拍状放置， 用于获取待检测植物RGB ‑D数据以生成三维点云。 8.根据权利要求1所述的一种植物表型采集装置， 其特征在于， 所述控制器通过USB线 缆连接至图形工作站， 使用软件触发方式。 9.一种植物表型采集方法， 采用权利要求1 ‑8任一权利要求所述的植物表型采集装置 实现,其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一、 将待采集的植物固定在旋转台的三爪卡盘上， 控制器控制步进电机每旋转预 设角度便使用Ki nect相机采集 一组数据RGB ‑D数据， 获取多视角的RGB ‑D图像； 步骤二、 将所采集的RGB ‑D图像转化为三维点云， 即多角度点云； 步骤三、 对多角度点云进行直 通滤波、 离群点滤波处 理， 获取多角度目标点云； 步骤四、 将获取的目标点云使用旋转矩阵进行坐标转换至同一坐标系,完成初步粗配 准， 得到初步 粗配准点云；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114659463 A 2步骤五、 将初步粗配准点云两两进行迭代最近点算法配准， 完成二 次精确配准， 得到二 次精确配准 点云； 步骤六、 对二次精确配准 点云使用区域 生长算法进行分割， 提取 单一叶片； 步骤七、 将不完整的叶片点云导入深度网络中进行修复， 补全缺失点云， 得到目标植物 三维点云。 10.根据权利要求9所述的一种植物表型采集方法， 其特征在于， 所述将不完整的叶片 点云导入深度网络中进行修复还包含数据集的创立以及深度网络的建立与训练， 具体如 下： 步骤一、 使用三维重建方法获取目标植物点云并创建点云数据集； 步骤二、 使用最远点采样算法和随机采样算法扩充点云数据集； 步骤三、 使用点云补全网络对点云数据集进行训练， 得到最优参数， 步骤四、 对点云补全网络进行调参， 即通过最优参数进行缺失点云补全； 步骤五、 通过验证集对点云补全网络进行验证。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114659463 A 3