作物三维重构技术研究现状及前景展望

朱荣胜, 李帅, 孙永哲, 曹阳杨, 孙凯, 郭益鑫, 姜伯峰, 王雪莹, 李杨, 张战国, 辛大伟, 胡振帮, 陈庆山

Research Advances and Prospects of Crop 3D Reconstruction Technology

ZHU Rongsheng, LI Shuai, SUN Yongzhe, CAO Yangyang, SUN Kai, GUO Yixin, JIANG Bofeng, WANG Xueying, LI Yang, ZHANG Zhanguo, XIN Dawei, HU Zhenbang, CHEN Qingshan

表3 单株作物三维重构相关研究

Table 3 Researches on 3D reconstruction of single crop

作物 采样设备和方法 重构方法 优缺点 参考文献 玉米 单反相机 SFM算法、SIFT算法、SVM算法 A2、B2 Zhu等（2020）［39］ 三维扫描仪 Kinect A3、B3 方志力等（2017）［36］ 三维扫描仪 LiDAR、LabVIEW程序 A3、B3 Thapa等（2018）［46］ 三维扫描仪 Geomagic Studio 2014、DoN法线差分算法 A3、B3 苏伟等（2019）［47］ 三维扫描仪 扫描仪、Gemomagic Spark A3、B3 李抒昊等（2018）［48］ 三维扫描仪 扫描仪、三角剖分法 A3、B3 王勇健等（2014）［49］ 三维扫描仪 Alpha-Shape算法、移动立方体算法 A3、B3 刘睿等（2014）［50］ 三维扫描仪 B样条曲线、多直线分裂算法 A3、B3 肖伯祥等（2007）［28］ 双目视觉系统 双三次B 样条曲线 A2、B2 李辉（2016）［51］ 双目视觉系统 Cardinal 样条插值函数 A2、B2 王传宇等（2010）［52］ 多目立体视觉 MVS- Pheno平台 A2、B2 Wu等（2020）［15］ 三维数字化仪、激光雷达 VC++、OpenGL库 A4、B4 程锦和劳彩莲（2009）［29］ 手持式的FastSCAN扫描仪 基于网格方法的自适应密度三维点云简化方法和玉米植株双边滤波算法 A3、B3 Ma等（2019）［45］ 大豆 单反相机 3DSOM、MATLAB拟合 A2、B2 Zhu等（2020）［44］ 数码相机 三次样条曲线、L系统 A2、B2 宋祺鹏等（2017）［53］ 人工测量 MATLAB拟合、L系统 A1、B1 刘占凤等（2008）［16］ 三维扫描仪 三次样条曲线、Delaunay三角剖分 A3、B3 谢秋菊等（2011）［54］ 人工测量 MATLAB拟合、L系统 A1、B1 郑萍等（2006）［55］ 小麦 单反相机 SIFT算法、SFM算法、MVS算法 A2、B2 史维杰等（2019）［56］ 单反相机 MVS-SFM算法 A2、B2 Duan等（2016）［57］ 工业相机 3DSOM、GPU、OpenCV A2、B2 Fang等（2016）［58］ 相机拍摄 边缘检测、生长曲线约束 A2、B2 胡少军等（2007）［59］ 人工测量 非均值有理 B 样条、OpenGL库 A1、B1 李书钦（2017）［60］ 人工测量 形态模型、NURBS曲面、OpenGL库 A1、B1 李书钦等（2016）［61］ 人工测量 NURSS曲面 A1、B1 李书钦等（2016）［62］ 人工测量 生长模型、VC++、OpenGL库 A1、B1 Zhang等（2012）［63］ 三维扫描仪 离散平滑D2-样条曲面拟合 A3、B3 Kempthorne等（2015）［64］ 棉花 双目视觉系统 SIFT 算法 A2、B2 柏月等（2017）［65］ 双目视觉系统 OpenCV、Adaboost算法、SIFT 算法 A2、B2 韩大龙（2014）［66］ 人工测量 NURBS曲面、VC++、OpenGL 库 A1、B1 杨娟等（2006）［67］ 三维扫描仪 LiDAR 和 RTK-GPS A3、B3 Sun等（2018）［31］ 人工测量 COTGROW模型、GroIMP平台 A1、B1 陈超等［68］ 水稻 单反相机 SFM算法、CMVS算法、PMVS算法 A2、B2 宋时德等（2017）［69］ 激光雷达 Crop 3D平台 A1、B3 Guo等（2017）［70］ Light Stage平台 计算机视觉、移动立方体算法 A1、B3 孟耀华等（2014）［71］ 人工测量 形态模型、VC++、OpenGL 库 A1、B1 何火娇等（2009）［72］ 人工测量 生长模型、生长度日（GDD）、VC++ A1、B1 徐其军等（2010）［73］ 平板扫描仪 样条曲线 A3、B3 汪丽萍等（2017）［74］ 相机拍摄 3DSOM A2、B2 张楠（2013）［75］ 数字成像系统 RootReader3D A3、B3 Clark等（2011）［76］ 单反相机 OpenCV、Marching Cubes方法 A2、B2 吴茜（2012）［77］ 油菜 三维扫描仪 Delaunay三角网格化算法 A3、B3 史蒲娟等（2017）［78］ 三维扫描仪 迭代最近点算法、基于可视化类库VTK A3、B3 方慧等（2013）［79］、李冬等（2013）［80］ 人工测量 3次Bézier曲面、L系统 A1、B1 赵丽丽等（2011）［17］、欧中斌（2007）［81］ 人工测量 生长度日（GDD）、VC++、OpenGL库 A1、B1 岳延滨（2010）［82］ 单目视觉系统 MVS、SIFT、PMVS算法 A2、B2 史蒲娟等（2017）［78］ 番茄 相机拍摄 hue-invariant模型 A2、B2 Ran等（2013）［83］ 相机拍摄 L-系统、Kinect数字化、VC++、OpenGL库 A2、B2 彭永石（2007）［18］ 人工测量 悬臂梁弯曲模型、马尔科夫算法、贝塔分布 A1、B1 董乔雪等（2010）［84］ 人工测量、三维扫描仪 网格模型、B样条曲线 A1、B1 袁晓敏等（2012）［85，86］ 人工测量 L系统公式集、VC++、OpenGL库、Bezier曲面 A1、B1 辛龙娇等（2014）［87］ 草莓 PMD深度相机、彩色相机 深度信息步进方法、Harris算子 A2、B2 刘刚等（2017）［88］、张雪等（2017）［89］ 人工测量 球B样条曲线 A1、B1 赵丽丽等（2011）［90］ 人工测量 MATLAB中的interp函数、quad函数、surf函数等进行曲线、曲面的拟合 A1、B1 祁力钧等（2013）［91］ 黄瓜 显微照相机 仿射变换、VTK A2、B2 陈学峰等（2009）［92］ 单反相机、三维扫描仪 豪斯多夫距离、SFM与MVS A2、B2 胡鹏程等（2015）［93］ 人工测量 3次Bézier曲面算法、L系统 A1、B1 杨沛和何东健（2010）［94］、方小勇等（2006）［95］ 数码相机 SIFT算法、B样条曲线、Delaunay网格算法 A2、B2 杨亮等（2009）［96］ 三维数字化仪 参数化方程、Delaunay网格化算法 A4、B4 陆声链等（2017）［97］ 辣椒 三维数字化仪 B样条曲线、NURBS曲面、T样条曲线 A4、B4 乔桂新等（2012）［98］ 人工测量 有效积温—Logistic方程 A1、B1 赵泽英等（2012）［99］ 人工测量 Bézier算法、Wang Tiles算法、三维Morphing A1、B1 郭明伟（2010）［100］ 葡萄 三维数字化仪 DUS知识库规则 A4、B4 温维亮等（2015）［101］ 生菜 三维扫描仪 器官模板技术 A3、B3 温维亮等（2011）［102］ 单反相机 边缘检测算法、Nurbs曲面、OpenGL库 A2、B2 孔繁爽等（2015）［103］ 烟草 三维数字化仪 B样条曲线、插值样条曲线 A4、B4 王芸芸等（2010［104］、2013［105］）