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基于移动机器人平台的玉米植株三维信息采集系统

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农业机械学报 2019年第B07期50卷 15-21页

作者：李鹏劳彩莲杨瀚冯宇中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

为了快速、无损、自动获取玉米植株的三维信息,设计了一种基于移动机器人平台的玉米植株三维信息采集系统。首先,通过四轮驱动移动机器人与升降平台配合,精准控制Xtion深度相机多视角采集盆栽玉米植株的三维点云数据;然后,对获取的点云... 详细信息

为了快速、无损、自动获取玉米植株的三维信息,设计了一种基于移动机器人平台的玉米植株三维信息采集系统。首先,通过四轮驱动移动机器人与升降平台配合,精准控制Xtion深度相机多视角采集盆栽玉米植株的三维点云数据;然后,对获取的点云进行配准拼接与滤波,实现玉米植株的三维重建;最后,对重建后的玉米模型进行叶片的分割与参数测量。该系统的移动机器人运动误差可以控制在1cm之内,玉米植株叶片参数测量误差在1%~5%之间,证明了该系统进行玉米植株三维信息采集的可行性。

关键词：玉米植株移动机器人三维信息信息采集

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基于消费级深度相机的玉米植株三维重建

农业机械学报 2019年第7期50卷 222-228页

作者：劳彩莲杨瀚李鹏冯宇中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

根据植物表型分析对植物三维重建的需求,针对植物特征点不易提取而影响三维重建的问题,提出了一种基于深度相机的植物三维重建方法。首先,对深度相机进行内部参数标定和深度畸变矫正,以获取准确的深度信息;然后,固定好相机和转盘的相对... 详细信息

根据植物表型分析对植物三维重建的需求,针对植物特征点不易提取而影响三维重建的问题,提出了一种基于深度相机的植物三维重建方法。首先,对深度相机进行内部参数标定和深度畸变矫正,以获取准确的深度信息;然后,固定好相机和转盘的相对位置,精确地计算出在当前深度相机的坐标空间下、转盘旋转一个固定角度θ对应的矩阵T;最后,按旋转角θ等间隔转动转盘,获取一系列点云,并结合矩阵T实现点云拼接,完成三维重建。通过与使用商业软件Skanect的重建结果进行对比,本文重建方法只需要配准一次,还原度更高,效率更好,鲁棒性更强,满足植物形态测量需求。

关键词：玉米植株深度相机三维重建配准

利用3D模型模拟天空与叶面散射对玉米冠层截光率的影响

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农业工程学报 2011年第5期27卷 248-252,I0006页

作者：孔娅劳彩莲曹素云中国农业大学信息与电气工程学院北京100083

该文利用并行蒙特卡罗光线跟踪模型定量分析了天空散射与叶片散射对玉米冠层截光率的影响。模拟试验表明:相同辐射强度时,冠层截获的光强与受到照射的叶片在天空散射时都比直接辐射时多;当太阳高度角小于60o时,冠层在阴天截获的总光强... 详细信息

该文利用并行蒙特卡罗光线跟踪模型定量分析了天空散射与叶片散射对玉米冠层截光率的影响。模拟试验表明:相同辐射强度时,冠层截获的光强与受到照射的叶片在天空散射时都比直接辐射时多;当太阳高度角小于60o时,冠层在阴天截获的总光强小于晴天,但至少60%的叶片在阴天截获的光强大于晴天时截获的光强;叶片散射对冠层光分布的影响与波长有关,在模拟的红光(650nm)、绿光(540nm)和近红外(760nm)波长中,叶片次级辐射对玉米冠层截光率的影响在近红外最大,绿光其次,红光最小。该研究结果可为植物冠层光合生产力及光环境模拟研究提供参考。

关键词：辐射漫射散射三维计算机图形计算机模拟天空辐射叶片散射冠层截光率

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基于光线跟踪的冠层光分布模型参数研究

中国农业大学学报 2013年第6期18卷 96-101页

作者：黄帆劳彩莲肖翠霞中国农业大学信息与电气工程学院北京100083

以烟草冠层为例,使用面向对象技术,设计虚拟传感器,以改进蒙特卡罗光线跟踪模型,获得冠层中任意位置的截光率,进而定量分析各参数对模拟结果的影响。试验结果表明:1)初始光线投放密度和冠层结构精度对模型计算结果影响较大;2)在其他参... 详细信息

以烟草冠层为例,使用面向对象技术,设计虚拟传感器,以改进蒙特卡罗光线跟踪模型,获得冠层中任意位置的截光率,进而定量分析各参数对模拟结果的影响。试验结果表明:1)初始光线投放密度和冠层结构精度对模型计算结果影响较大;2)在其他参数条件不变时,增加模型跟踪深度,增大天空散射源分布密度将提高模型计算精度。最后,对比了相同时段同一烟草冠层的田间实验和模型计算得到的光合有效辐射三维空间分布,决定系数(R2)达0.98。该研究结果可为蒙特卡罗光线跟踪模型在作物冠层光分布模拟应用中提供参考依据。

关键词：光合有效辐射冠层光分布光线跟踪三维计算机图形虚拟植物

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基于分段曲率的玉米植株三维结构的重建

中国农学通报 2009年第24期25卷 538-543页

作者：程锦劳彩莲中国农业大学信息与电子工程学院北京100083 中国农业大学资源与环境学院/植物-土壤相互作用教育部重点实验室北京100193

在模拟玉米三维结构的过程中,需要描述和表征其各器官的变化。叶片是其重要的器官之一,而叶片造型的主要任务是叶片中脉曲线的设计。采用对中脉分段的方法,根据各分段曲率参数计算出每段变形之后的端点,递推得到若干可用于描述叶脉特征... 详细信息

在模拟玉米三维结构的过程中,需要描述和表征其各器官的变化。叶片是其重要的器官之一,而叶片造型的主要任务是叶片中脉曲线的设计。采用对中脉分段的方法,根据各分段曲率参数计算出每段变形之后的端点,递推得到若干可用于描述叶脉特征的点列。为了获得玉米植株叶片中脉的三维形态,又采用三维数字化仪测量了36株玉米群体中脉的空间坐标。基于测定的三维坐标数据提取了各叶片中脉分段的曲率参数值,并对曲率值按叶位进行了统计分析,得出用于描述完整植株的五类叶型和各种叶型的位置分布规律。并采用VC++与OpenGL库相结合的可视化技术,实现了玉米群体的三维真实感重构,并将该方法模拟出的叶面积与实际测量的叶面积进行了验证,得到线性回归线的斜率为0.9868,截距为16.114,决定系数为0.9975。采用叶片分段并且逐段计算叶脉弯曲的方法,在对玉米的三维结构的构建中获得了较好的效果,将为与形态结构相关的研究提供基础数据。

关键词：玉米叶片分段造型曲率三维数字化

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不同漫反射样品池间近红外数学模型的转移

中国农业大学学报 1998年第S3期3卷 91-95页

作者：赵龙莲劳彩莲严衍禄北京海淀区圆明园西路2号中国农业大学(西校区) 100094 中国农业大学基础科技学院

研究用斜率/截距(Slope/Bias)校正法来实现傅里叶变换近红外光谱仪上两种漫反射样品池间数学模型的转移。结果表明:普通漫反射样品池与积分球样品池上的模型可以相互转移,且两种样品池上不同粒度样品的数学模型也可以转移。

关键词：近红外漫反射样品池模型转移

一种用于叶片散射光分布测定的新型装置及性能评价

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农业工程学报 2005年第9期21卷 85-89页

作者：劳彩莲李保国郭焱严泰来中国农业大学资源与环境学院教育部植物-土壤相互作用重点实验室北京100094 中国农业大学信息与电气工程学院北京100094

采用微功率激光管作为光源,围绕被测样品旋转的硅光电池作为检测器,研制了一种可以测定植物单个叶片反射和透射光在入射面上分布的装置。分别在650nm和830nm波长光照条件下,测定了标准白板(参比样)的反射光和大叶黄杨树叶的反射和透射... 详细信息

采用微功率激光管作为光源,围绕被测样品旋转的硅光电池作为检测器,研制了一种可以测定植物单个叶片反射和透射光在入射面上分布的装置。分别在650nm和830nm波长光照条件下,测定了标准白板(参比样)的反射光和大叶黄杨树叶的反射和透射在入射面上的光强分布。测定结果表明该装置有很好的重现性。所研制的装置可用于植物冠层光辐射传输机理研究。

关键词：透射光反射光散射光分布叶片光辐射传输

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三次B样条插值在测量叶片散射光分布的应用

微计算机信息 2007年第2X期23卷 181-182页

作者：刘伟劳彩莲中国农业大学信息与电气工程学院北京100083

本文阐述了一种测量叶片散射光分布的快速方法,本方法是结合三次B样条插值算法与直接测量法而成,与常规测量叶片散射光分布方法相比,其测量时间短,而且获得到较精确的测量结果。在VC++6.0的环境下,通过串口连接,实现了软件与叶片散射光... 详细信息

本文阐述了一种测量叶片散射光分布的快速方法,本方法是结合三次B样条插值算法与直接测量法而成,与常规测量叶片散射光分布方法相比,其测量时间短,而且获得到较精确的测量结果。在VC++6.0的环境下,通过串口连接,实现了软件与叶片散射光分布测量系统的通讯,也实现了直接测量法和三次B样条插值算法的结合。本文通过叶片散射光分布测量系统,在650nm波长光照条件下,测定了标准白板(参比样)的反射光和玉米叶片的反射和透射在入射面上的光强分布,并使用三次B样条插值所得数据与采集到的数据进行比较,获得较好的实验结果。

关键词：散射光分布叶片三次B样条插值

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基于ARM的叶片散射光分布测量系统设计

微计算机信息 2008年第17期24卷 140-141,99页

作者：郭雷劳彩莲中国农业大学信息与电气工程学院 100083

本文描述了用于测量叶片反射光和透射光散射分布的实验装置。在兼顾通用性和可扩展性的条件下,设计了一种基于ARM和μC/OS-Ⅱ的叶片散射光分布测量系统。其硬件平台以ARM7微处理器LPC2136为核心,扩展了键盘、液晶显示、USB接口、电机控... 详细信息

本文描述了用于测量叶片反射光和透射光散射分布的实验装置。在兼顾通用性和可扩展性的条件下,设计了一种基于ARM和μC/OS-Ⅱ的叶片散射光分布测量系统。其硬件平台以ARM7微处理器LPC2136为核心,扩展了键盘、液晶显示、USB接口、电机控制等硬件模块,同时实现了实时多任务操作系统μC/OS-Ⅱ在该平台上的移植,底层硬件驱动程序的编写,并在此基础上了进行了多任务的规划和设计。

关键词： μC/OS-Ⅱ LPC2136 USB 操作系统