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叶绿素荧光测量是作物光合作用强度无损测量的重要手段,可以实现光合参数的实时快速测量。目前,叶绿素荧光监测在单个叶片二维荧光图像层面研究趋于成熟,但整株和冠层的叶绿素荧光三维探测研究仍处于探索阶段。针对上述问题,本文选择RGB-D(RGB-Depth)传感器Kinect和Cropobserver冠层叶绿素荧光探测装置,研究基于RGB-D与Cropobserver的冠层叶绿素荧光的三维分布监测,为作物冠层叶绿素荧光分布3D全面可视化分布信息获取与研究提供重要技术支撑。论文的主要研究内容和结果如下:(1)基于Kinect的RGB-D数据采集实验平台搭建为实现RGB-D图像信息和冠层叶绿素荧光的同步获取,通过PC工作站在Cropobserver采集作物冠层叶绿素荧光信息时,同步采集作物冠层的颜色信息流和深度信息流,通过深度图的像素坐标向彩色图映射和相机内参模型,实现了深度图和彩色图之间的匹配。为叶绿素荧光信息在植株冠层的三维分布表征提供条件。(2)Kinect与Cropobserver之间的位置匹配为实现Kinect与Cropobserver之间的空间位置匹配,通过Kinect捕获Cropobserver的测量范围边缘的激光测量点的RGB-D图像,利用双目相机标定原理建立了Kinect相机和Cropobserver的空间位置关系模型,实现了Cropobserver测量点坐标与深度图中空间坐标变换和位置匹配,为后续植株三维形态点云和叶绿素荧光点云的生成、重建和匹配提供基础。(3)植株冠层形态参数提取通过Kinect俯视拍摄获取黄瓜植株冠层RGB-D图像,对深度图进行了深度直通滤波和条件滤波等预处理,实现了深度图中植株的提取。通过彩色图像和深度图像处理实现了植株冠层的株高、冠幅长度等形态参数提取分析。通过对植株彩色图进行灰度处理、分割和去噪后进行外接矩形统计,结合像素点尺寸,获得冠幅长度。通过遍历裁剪出植株中心的深度图中的最小深度值,获得Kinect到植株中心的高度,计算出株高。实试验结果表明,本方法获得的黄瓜株高和实际株高之间的拟合优度R~2=0.9998、RMSE=0.219cm,冠幅长度和实际冠幅长度之间的拟合优度R~2=0.9991、RMSE=0.624cm。本方法获取的植株高度,冠幅长度适用于高冠植株冠层形态测量分析。(4)Cropobserver获取的有效叶绿素荧光点在植株冠层的三维表征根据Kinect获取的RGB-D图像,经过颜色提取、基于K近邻算法滤除离群点、欧式聚类分割,生成植株冠层三维点云。通过将光合效率、光强、相对电子传输速率等叶绿素荧光参数、测量时间附进点云彩色空间通道,实现了叶绿素荧光连续监测的点云分布表征与三维可视化。利用单株黄瓜的稀疏测量、密集测量和群体黄瓜测量结果进行系统的功能验证,结果表明,本方法可以较好的实现不同类型的黄瓜植株叶绿素荧光参数的三维分布规律表征和三维可视化显示。