基于Kinect相机的穴盘苗生长过程无损监测方法

摘要

为实现工厂化穴盘苗的无损测量,提出一种基于Kinect相机的穴盘苗生长过程无损监测方法.以黄瓜穴盘苗为监测对象,在穴盘苗正上方架设Kinect相机,获取穴盘苗的彩色图像和深度图像,并进行彩色图和深度图之间的像素匹配;通过对彩色图像进行预处理、阈值分割、形态学运算和连通分量统计,获取穴盘发芽率;同时,由图像分割获取的幼苗轮廓和深度值计算得到叶片中心像素点坐标及其对应的深度,以此得到相机到幼苗叶片中心的高度,结合相机到穴盘格的距离和穴盘高度,实现对穴盘苗株高的监测;将深度图像进行直通滤波、条件滤波、边界保持滤波处理,有效去除穴盘苗周围的背景噪声以及波动幅度大的深度数据,获得幼苗叶片中像素点的有效深度,通过在深度图像中对叶片进行重建实现叶面积分析;基于获取的穴盘苗株高和叶面积建立壮苗指数评价模型.利用穴盘苗生长过程监测数据进行实验验证,结果表明,在发芽后5d内,发芽率误差不大于1.567％;株高和实际株高之间的拟合优度R2为0.875,RMSE为1.395 mm;叶面积平均误差为2.15％;壮苗指数拟合优度R2为0.958.说明本文设计的穴盘苗监测方法可以实现对穴盘苗的发芽率、株高、叶面积和壮苗指数的无损监测,为工厂化穴盘苗生长过程监测提供了有效的解决方案.