基于激光点云的三维虚拟果园构建方法

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）》

冯涵 张浩 王梓 江世界 刘伟洪 周凌卉 王亚雄 康峰 刘星星 郑永军

摘要： 针对果园管理数字化程度低、构建方法较为单一等问题，本研究提出了一种基于激光点云的三维 虚拟果园构建方法。首先采用手持式三维点云采集设备（3D-BOX） 结合即时定位与地图构建-激光测距与 测绘（Simultaneous Localization and Mapping-Lidar Odometry and Mapping，SLAM-LOAM） 算法获取果园点云 数据集; 然后通过统计滤波算法完成点云数据离群点与噪声点的去除，并结合布料模拟算法（Cloth Simula⁃ tion Filtering，CSF） 与DBSCAN （Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise） 聚类算法，实现 地面去除与果树聚类分割，进而使用VoxelGrid滤波器降采样; 最后利用Unity3D引擎，构建虚拟果园漫游场 景，将作业机械的实时GPS（Global Positioning System） 数据从WGS-84坐标系转换为高斯投影平面坐标系， 并通过LineRenderer显示实时轨迹，实现作业机械运动轨迹控制与作业轨迹的可视化展示。为验证虚拟果园 构建方法的有效性，在海棠果园与芒果园开展果园构建方法测试。结果表明，所提出的点云数据处理方法 对海棠果树与芒果树聚类分割的准确率分别达到了95.3%与98.2%; 通过与实际芒果园的果树行距、株距对 比，虚拟芒果园的平均行间误差约为3.5%，平均株间误差约为6.6%。并且将Unity3D构建出的虚拟果园与 实际果园相比，该方法能够有效复现果园三维实际情况，得到了较好的可视化效果，为果园的数字化建模 与管理提供了一种技术方案。

 点击量 392  下载量 168  评论