基于光学相机的植物表型测量系统与时序生长模型研究

作     者：张慧春 王国苏 边黎明 郑加强 周宏平 ZHANG Huichun;WANG Guosu;BIAN Liming;ZHENG Jiaqiang;ZHOU Hongping

作者机构：南京林业大学机械电子工程学院南京210037 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037 南京林业大学林学院南京210037 

基　　金：江苏省自然科学基金面上项目(BK20161523) 福建省林木种苗科技攻关六期项目(20192021) 江苏省六大人才高峰项目(NY-058) 江苏省青蓝工程项目(苏教201842) 江苏省333工程项目(苏人20186) 国家留学基金委公派项目(201808320043) 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2019年第50卷第10期

页      码：197-207页

摘      要：为提高形态表型检测速率,满足形态表型测量的标准化需求,以拟南芥为例,提出一种测量植物三维形态特征的方法,并建立植物时序生长方程和可视化模型,构建了一套经济实用、面向拟南芥生长过程的形态表型测量机器视觉系统。通过光学相机采集拟南芥植株的二维图像序列,利用运动中恢复结构算法生成三维点云;设计一种彩色标板,基于彩色标板的坐标系标准化方法,提取拟南芥植株的点云并标准化坐标系。与传统人工接触式测量值相比,该系统交互测量的拟南芥叶片宽度、长度、主茎长度、叶片面积、叶片间夹角的平均相对误差分别为9.83%、10.10%、1.07%、4.09%和4.37%。利用该系统采集哥伦比亚野生型拟南芥生命周期内的形态表型信息,拟合其数学生长模型,并使用L-studio软件,将时序生长模型可视化表达。结果表明,植物固定、传感器移动的平台结构解决了传统传感器固定、植物移动方式导致的植物抖动从而影响三维重建效果的问题,可快速、准确、可靠地提取植物表型信息。基于彩色标板的点云坐标系标准化方法在每个单位时间都能够对拟南芥植物对象进行参数提取,与传统的人工接触式测量方法相比,效率高、速度快,可满足拟南芥的形态表型分析需要。

主 题 词：拟南芥 表型 光学相机 可视化模型 运动中恢复结构 时序生长 

学科分类：0710[理学-生物科学类] 082804[082804] 08[工学] 0828[工学-建筑类] 081203[081203] 0802[工学-机械学] 0835[0835] 0801[工学-力学类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.6041/j.issn.1000-1298.2019.10.022

馆 藏 号：203791134...