复杂环境下肉牛三维点云重建与目标提取方法

分类： 农、林、牧、渔 >> 农、林、牧、渔业科学其他学科 提交时间： 2023-02-17 合作期刊: 《智慧农业（中英文）》

李嘉位 马为红 李奇峰 薛向龙 WANG Zhiquan

摘要： 基于点云采集技术的非接触式测量能够缓解肉牛在采集体尺体重等参数时的应激问题，但采集肉 牛的三维数据耗时长且易受环境干扰而产生大量无关噪点，难以适应实际养殖环境需求。为解决该问题， 本研究开发了一种非接触式肉牛三维点云重建与目标提取系统与方法，采集的肉牛三维点云可为肉牛育种 育肥提供大量标准化和三维量化表型数据。三维点云采集系统由Kinect DK深度相机、红外对射光栅触发器 和射频识别（Radio Frequency Identification，RFID） 触发器组成，可在肉牛自由通过步行道的瞬间实现肉牛 点云的多角度瞬时采集。肉牛点云目标提取方法基于C++语言与点云处理库（Point Cloud Library，PCL） 开 发，通过空间直通滤波、统计学离群点滤波、随机抽样一致（Random Sample Consensus，RANSAC） 形态拟 合与点云抽稀、基于降维密度聚类的感知盒滤波等算法有效滤除与肉牛紧贴的栏杆等干扰，不破坏点云的 完整性，实现肉牛点云的三维重建与分析。在养殖场中对20头肉牛进行了124次点云采集与目标提取试验。 结果表明，重建的肉牛三维模型与肉牛真实形态1:1对应，系统的采集成功率为91.89%，采集的点云与真实 值相比，体尺重建误差为0.6%。该系统与方法可以在无人干预的情况下，实现多角度肉牛点云数据的自动 采集与三维重建，并从复杂环境中自动提取目标肉牛的点云，为非接触式肉牛体高、体宽、体斜长、胸围、 腹围和体重等核心表型参数的测量提供重要的方法支撑，促进肉牛育种和育肥的标准化管理。

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