基于骨架点的矮化密植枣树三维点云自动配准

马保建 鄢金山 王 乐 蒋焕煜

(1.浙江大学生物系统工程与食品科学学院， 杭州 310058; 2.新疆理工学院机械电气工程学院， 阿克苏 843100)

0 引言

相比于过去的枣树种植模式，矮化密植树形更利于枣园管理[1]，目前有自由纺锤形、小冠疏层形和开心形3种主要的矮化密植树形结构。枣树冬剪是枣园管理过程中的重要环节，通过去除多余或长势过长的树枝来控制树形结构，可达到增加产量的目的[2]。果树修剪目前主要有2种方式：人工修剪和整株几何修剪。其中人工单枝选择性修剪质量高，但修剪效率低，并且人工成本高、劳动强度大，容易对操作者手指造成损伤；整株几何修剪效率高，令修剪机械与果树保持固定的修剪距离，但错剪、漏剪比较严重[3-4]。自动化选择性修剪对果树进行有选择的精剪，能够减少用工成本，避免大量有用枝条被误剪，从而提高果树的产量并延长其生长周期[5]。

合适的信息获取技术对于果树自动化选择性修剪十分重要[6]，相关研究表明，利用2D视觉技术识别果树树枝可以达到修剪的目的[7-10]，然而利用2D图像提取果树枝干三维几何结构信息十分困难。3D视觉技术克服了2D视觉技术的这些缺点，并能很好地重构果树的几何结构信息[11-12]，文献[13]利用双目视觉对果树进行重建,文献[14]利用3个固定的RGB相机采用SFM算法对葡萄树枝干进行三维重建并完成了田间的修剪作业实验，但是其计算复杂度比较高；文献[15-18]在自然环境下利用激光雷达获取果树的三维点云信息，但是获取果树信息的过程比较繁琐、传感器比较昂贵且受限于获取的稀疏点云信息，对于重建较高精度的枣树枝干比较困难；……