[发明专利]油菜群体模型的构建方法

权利要求书

1.一种油菜群体模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取油菜群体田间数据，包括所述油菜群体中同一油菜不同叶片的相对方位角，不同油菜之间的相对位置、茎秆相对方位角和不同高度的茎秆直径；

S2：获取油菜群体室内数据，包括将所述油菜群体分别单株带土移到室内并固定，选取所述油菜群体中任意一株油菜为第一株油菜，测量所述第一株油菜的叶片相对方位角，并利用三维扫描仪扫描获取第一株油菜叶片和茎秆的激光点云网格数据、生成叶片三维模型数据库和茎秆三维模型数据库，之后依次扫描其余油菜并编入模型数据库中；

S3:构建单株油菜模型，包括将S2步骤中在三维扫描仪中产生的第一株油菜的叶片模型拼接到其茎秆模型上，生成所述第一株油菜的可视化三维单株油菜模型，根据所述第一株油菜在S1和S2步骤中所测量的叶片相对方位角的差别，对所述第一株油菜在S3步骤中生成的三维模型进行空间坐标旋转变换，使单株油菜模型与田间真实生长方向保持一致；

S4:构建油菜群体模型，包括田间还原型油菜群体模型，所述田间还原型群体模型先利用所述S3步骤建立除第一株油菜外的其他油菜的三维模型；将所述第一株油菜作为基点，对于群体中其他油菜，根据S1步骤中所测的其他油菜与基点的相对位置数据，利用坐标平移和复制，将其他油菜的三维模型移到相对位置处，组成与田间真实生长完全一致的群体模型。

2.根据权利要求1 所述的油菜群体模型的构建方法，其特征在于，步骤S1包括：

S11：天气选择，选择阴天或雨天在田间进行取样并尽快于室内测量，或为晴天，则需在取样前一天，提前对所述油菜群体进行浇水灌溉；

S12：时间选择，选择上午7点-8点作为所述油菜群体田间数据采集和取样的时间节点；

S13：所述油菜群体样本选择，选择叶片充分伸展，无卷曲叶片面积适中的相邻油菜植株作为油菜群体样本，要求能够代表大田生长状况，并将所述油菜群体中叶片和茎秆分类编号；

S14：测量并采集所述油菜群体中植株相对距离数据（即选择植株茎秆距离地面高度2cm的中心部位作为基点，以直尺平行两个基点放置，测量两个植株之间的距离）；

S15：测量并采集茎秆相对方位角和不同高度的茎秆直径数据。

3.根据权利要求1 所述的油菜群体模型的构建方法，其特征在于，所述S2步骤中所述叶片和茎秆三维模型数据库，还包括将所述扫描产生的叶片和茎秆，通过比例缩放形成的大小不同的系列叶片和茎秆。

4.根据权利要求1 所述的油菜群体模型的构建方法，其特征在于， 所述S4步骤还包括数据后处理过程：包括基于农业的特性对所述群体模型添加颜色、光照、阴影效果。

5.根据权利要求1 所述的油菜群体模型的构建方法，其特征在于， 所述S2步骤在三维扫描仪扫描中还包括：融合冗余数据，剔除错误数据，简化数据的过程。

6.根据权利要求1 所述的油菜群体模型的构建方法，其特征在于，所述S4步骤中油菜群体模型还包括虚拟型油菜群体模型；其构建过程具体包括如下步骤：

S41：归纳叶片面积与叶片相对方位角关系，利用所述S2步骤中叶片数据库的叶片模型中叶片面积数据和S1步骤中同一油菜上叶片相对方位角，归纳并拟合同一油菜上叶片面积与叶片相对方位角的关系；

S42：归纳叶片面积与茎秆直径的关系，利用所述S2步骤中叶片数据库的叶片模型中叶片面积数据和所述S1步骤中不同高度茎秆直径数据，归纳并拟合同一油菜上叶片面积与茎秆直径的关系；

S43：构建虚拟单株油菜模型，从S2步骤中所述叶片和茎秆三维模型数据库中，随机抽取叶片和茎秆，并根据S42和S41中关系，随机组成多个虚拟单株油菜模型；

S44：构建虚拟型群体油菜模型，利用S1步骤中所采集的油菜相对位置数据，随机组成虚拟型群体油菜模型。