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申请/专利权人：南京农业大学

摘要：本发明公开了一种基于体素分割法向量算法的小麦冠层叶倾角分布自动估算方法，其包括步骤：步骤1、获取小麦冠层的点云数据；步骤2、点云的拼接和去噪；步骤3、计算点云的法向量；步骤4、将点云进行体素化；步骤5、利用体素分割法向量；步骤6、计算体素的角度；步骤7、统计体素的角度并曲线拟合计算得到叶倾角分布和平均叶倾角。本发明的方法估算的平均叶倾角与田间实测数据进行了比较，并利用三维辐射传输模型验证了算法的可行性。本发明在一定程度上解决了利用地基激光雷达估算小麦冠层叶倾角分布时受叶片具有曲率和冠层的点密度不均影响的问题，为今后的高通量表型分析提供了技术支撑。

主权项：1.一种基于体素分割法向量算法的小麦冠层叶倾角分布自动估算方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、获取小麦冠层的点云数据；步骤2、点云的拼接和去噪；步骤3、计算点云的法向量；步骤4、将点云进行体素化；步骤5、利用体素分割法向量；包括：a、根据步骤3计算得到的法向量，设P＝pix,y,z,i∈[1,N]是冠层全部点，其中N为全部点的数量，设N为全部法向量的数量；b、根据步骤4计算得到的体素坐标，设v＝vjX,Y,Z,j∈[1,V]，V是全部体素的数量；c、利用Python中的Open3D库提取体素中的点，设P＝pkx,y,z,k∈[1,n]是体素内点的坐标，n是每个体素内点的数量；由于点和法向量一一对应，体素内法向量为n为体素内法向量的数量；步骤6、计算体素的角度；计算过程为：a、根据步骤5利用体素分割法向量，体素内法向量为n为体素内法向量的数量，计算和天顶方向的夹角为点pk的角度，公式为： 其中αk为点的角度，为天顶方向的向量坐标为0,0,1，为点法向量，最后乘以180π将弧度值转为角度值；b、假设体素的角度为αj，j∈[1,V]，计算体素内法向量角度的平均值为体素角度，公式为： 其中αk为体素内点的角度，n为体素内点的数量；步骤7、统计体素的角度并曲线拟合计算得到叶倾角分布和平均叶倾角；计算过程为：a、将0°到90°的所有体素的角度的频率分布按1°的步长进行统计，将统计得到的体素角频率分布拟合为二次函数，得到叶倾角分布；b、计算所有体素的角度的平均值为平均叶倾角。

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