基于三维激光点云的靶标探测系统研究与试验

【目的】使用R-Fans-32三维激光雷达(LiDAR)研究植株三维激光点云与植株叶面积之间的关系，为变量喷雾系统提供数据支撑。【方法】假设植株激光点云数量与叶面积之间存在线性关系。搭建基于三维激光点云的靶标探测的试验系统，先测量靶标植株的高度来探究该探测系统的精度，激光雷达以10Hz的扫描频率和1m的探测距离实现对10株番茄的三维点云数据的获取，激光雷达上位机软件Ctrlview实现对三维激光点云数据的储存。利用Cloud Compare软件对储存的点云数据进行处理，利用LiDAR360软件对植株进行高度测量和点云数量的获取。对采集的植株点云进行数量统计，利用CL-202植物叶面积测量仪对采摘的靶标植株叶片测量叶面积，验证植株点云与叶面积之间的关系。【结果】激光雷达探测所得到的番茄植株的高度与手工测量值的最大相对误差为7.92%。利用线性函数拟合植株点云数量与叶面积，拟合度为0.7805,最大相对误差为5.64%。【结论】设计了一种用于探究基于激光点云的变量喷雾系统可行性的试验系统，依据三维激光点云计算植株的叶面积精度良好，R-Fans-32三维激光雷达可作为变量喷雾系统的探测部件。