(高清版)DB6111_T 175-2021+智慧农业++果实三维数字化数据采集及建模技术规范.pdf
《(高清版)DB6111_T 175-2021+智慧农业++果实三维数字化数据采集及建模技术规范.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《(高清版)DB6111_T 175-2021+智慧农业++果实三维数字化数据采集及建模技术规范.pdf(14页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、ICS 65.020.99CCS B 07DB6111杨凌农业高新技术产业示范区地方标准DB 6111/T 1752021智慧农业果实三维数字化数据采集及建模技术规范Smart Agriculture-Specification for 3D Digital Data Collection and Modeling ofFruits2021-10-22 发布2021-11-01 实施杨凌示范区市场监督管理局发 布DB6111T/1752021I前言本文件依据GB/T 1.1-2020 标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则起草。本文件由杨凌示范区农业标准化技术委员会提出并归口。本文
2、件起草单位:西北农林科技大学、陕西贞观实业有限公司、陕西杨凌田上农业科技有限公司、陕西美好家园农业科技发展股份有限公司、杨凌锦田果蔬专业合作社。本文件主要起草人:杨会君、王昕、于启瑞、李劲波、雷鸣、张田龙、李海平本文件首次发布。本文件由西北农林科技大学负责解释。联 系 人:杨会君联系方式:联系地址:陕西省杨凌示范区西农南路3号邮政编码:712100DB6111T/17520211智慧农业果实三维数字化数据采集及建模技术规范1范围本文件规定了果实三维数字化数据采集及建模的术语与定义、缩略语、果实图像数据的采集、果实三维重建和精细度评估及三维模型发布与应用。本文件适用于智慧果园苹果、猕猴桃、桃子等
3、鲜果果实三维数字化的点云数据采集、建模、处理,得到干净、准确的果实模型数据。不适用于干果品质评测过程中的形态特征获取、色泽和水分含量测定。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 2822-2005标准尺寸GB/T 8170-2008数值修约规则与极限数值的表示和判定GB/T 18784CAD/CAM数据质量GB/T 24734.1-2009技术产品文件 数字化产品定义数据通则第1部分:术语和定义GB/T 26099.1-201
4、0机械产品三维建模通用规则第1部分:通用要求GB/T 31053-2014机械产品逆向工程三维建模技术要求GB/T 38368-2019产品几何技术规范(GPS)基于数字化模型的测量通用要求3术语和定义GB/T 26099.1-2010、GB/T 31053-2014和GB/T 38368-2019界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1果实三维数字化 Fruit 3D Digitization用三维重建和分析工具获取、创建、修改、完善、分析果实数字模型的系列技术。3.2点云数据采集 Point Cloud Data Collection用三维扫描仪、深度相机、RGB相机等获取果实点云形态
5、的形状(几何构造)和外观信息(如颜色、表面反照率等)过程。3.3场景图 Scene GraphDB6111T/17520212以图像为节点,以几何校验后的匹配图像之间的重叠关系作为边构成的三维场景图。4缩略语下列缩略语适用于本文件:CAD-计算机辅助设计(Computer Aided Design);SFM-运动恢复结构(Structure From Motion);SIFT-尺度不变特征变换(Scale Invariant Feature Transform);RANSAC-随机采样一致性(Random Sample Consensus)。5果实多视角图像数据采集5.1采集设备选用彩色相机、
6、摄像头或手机等普通RGB摄像设备。调试确定设备的分辨率、拍摄距离等具体参数,参见表1。表 1数据采集过程中的拍摄参数要求项目具体要求设备选型单目相机分辨率最低支持19201080角度见图1所示距离范围20 cm100 cm拍摄数量每一方位20张拍摄设备和图像关系限单个设备连续拍摄多视角照片目标占比前景目标物占图像内容50%以上摄像头内部参数由摄像头本身元件所确定。计算方法见公式(1)。.(1)式中:focalpix-焦距(像素);focalmm-焦距(毫米);wpix-图像宽度(像素);hpix-图像高度(像素);ccdwmm-传感器尺寸(毫米);参数通常包含于图像EXIF信息中,若缺失,也可
7、通过计算相机元件参数获得。5.2采集环境选择纹理丰富、照明良好,光照变化不强的环境。应避开玻璃、瓷砖等强反光材料,移除拍摄视野中除环境光以外的其它光源。最佳拍摄角度、方位和频次示意图参见图1。DB6111T/17520213图 1图像数据采集路径标定板(红色为俯视图,蓝色为侧视图)5.3拍摄与数据存储方案参照图1所示的位置关系,确定拍摄视角,具体方案如下:a)根据环境和拍摄果实实际尺寸确定标定板的具体大小,并打印图 1 所示数据采集标定方案图。b)将拍摄目标放在标定板的正中心,找到果实中心轴,在距离果实中心轴 30 cm 的斜上方 30角以及斜下方 30角拍摄,每拍摄一次旋转角度小于等于 18
8、,所得图像应连续且有重叠,每一方位拍摄至少 20 张多视角图像。c)建立新文件夹,以存储拍摄的多视角果实图像,具体参照 6.2 中重建执行流程。5.4预处理5.4.1背景预处理按照5.3拍摄得到的多视角图片示例参见图2。用OpenCV库中的K-均值聚类或分水岭算法预处理果实图像背景,最终以离散背景点少、果实边缘完整、基本无阴影、除去速度较快、保留果实特征信息为原则判定处理效果。图 2规范采集的多视角图像示例(部分数据)5.4.2图像预处理DB6111T/17520214对原始图像处理,应避免调整大小、旋转或变换几何形状。以便后续通过数字化建模特征提取,特征匹配,几何验证,增量式重建以及稠密化重
9、建,正确得到点云。6果实三维重建6.1果实表面重建规范6.1.1生成稀疏场景图6.1.1.1生成方法采取具有迭代重构分量的顺序处理管道增量式SFM生成稀疏场景图。6.1.1.2特征提取使用SIFT算法检查每个像素是否代表一个特征,提取同一场景在不同角度下的图像信息。输入对象是拍摄的图像,输出是一系列的特征点,如图3所示。提取方法采用以下三步:a)首先使用高斯滤波技术(Gaussian Blur)来降低图像中的噪点,除去纹理噪点等次要特征,保留给定图像轮廓主要特征。使用高斯差分技术(Difference of Gaussian),将去噪后图像与原图像进行相减运算;b)过滤特征点并精确定位。利用黑
10、塞(Hessian)矩阵处理并确定某像素点是否为特征点,特征点初步定位后,过滤除去不精确的特征点,完成特征点精确定位;c)计算并分配特征点方向值。统计获得特征点相邻区域内梯度方向直方图,以直方图中最大值作为该特征点的主方向;根据经验值,大于主方向 80%的作为该特征点的辅方向,辅方向能够有效增强匹配的鲁棒性。图 3相邻果实图像特征提取结果示例DB6111T/175202156.1.1.3特征匹配根据6.1.1.2得到相邻两幅图像的显著特征点,利用特征点及其邻域信息计算SIFT描述子,并用基于欧氏距离的K-近邻算法匹配两张相邻图像的特征点,比较两个描述子的相似程度判断是否为同一个特征。特征匹配的
11、输入是提取到的特征点,输出是重叠的图像及其相关联的特征对应关系,如图4所示。6.1.1.4几何验证采用SFM通过估计射影几何映射图像之间的特征点转换来验证可能重叠的图像对。a)选择合适的初始化图像对。本规程对初始化图像对的选择要求是:具有足够多匹配点与足够远摄像头中心的一对图像;b)捆绑调整。使用五点法估计初始化图像对的外参,根据轨迹三角化后提供的三维点,采用稀疏光束平差法进行捆绑调整,最终确定需保留的三维点;a)增量式迭代重建。其余多视角图像序列将被依次输入并生成三维点重复参与捆绑调整过程,直到所有图像输入并优化完成。最终得到如图 4 的摄像头位姿信息与稀疏三维点云场景图,如图4(a)所示。
12、6.1.2果实表面稠密重建6.1.2.1增量式重建输入场景图,估计配准图像和重构场景结构的位姿。a)利用 Harris 和 Dog(Difference-of-Gaussians)算子在多张图片上检测、匹配特征点,生成、初始化一组与突出图像区域相关的稀疏面片 patch 集;b)通过求解 PnP 问题将新图像配准到稀疏模型;c)使用特征对应法对已配准的图像中的点进行三角化(2D-3D 对应),并利用 2D-3D 对应关系配准新图像;d)使用将场景点投影到图像空间的函数和降低异常值权重的损失函数JT 最小化重投影误差,并将摄像机参数 Pc 和点参数 Xkt 联合非线性细化。(a)稀疏重建的场景图
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高清版DB6111_T 175-2021+智慧农业+果实三维数字化数据采集及建模技术规范 高清版 DB6111_T 175 2021 智慧 农业 果实 三维 数字化 数据 采集 建模 技术规范
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【Fis****915】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【Fis****915】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。
链接地址:https://www.zixin.com.cn/doc/400278.html