数Nre3fine3，计算公式为，其中，l··」为下取整函数， :述圆柱体高度，Nh为所述高度方向的划 /? 9^7· 分个数参数，，R为所述圆柱体半径，Nr为所述半径方向的划分个数参数，# = y，1为 所述角度方向的划分个数参数； 533、 确定该单根的各个折线段的相应Nrrfine3等分点，并根据所述Nrrfine3等分点更新该单 根，计算所述Nrrfm等分点对应的圆柱坐标； 534、 对于该单根的每一条折线段hPw，根据点匕对应的圆柱坐标查找点匕所在的体素 Vj，根据点匕+1对应的圆柱坐标查找点Pw所在的体素％ +1，并计算体素索引距离# 计算公 式为Hje为 体素 Vj在所述范围界定圆柱体高度方向的坐标索引，Hjs为体素 Vj+ι在所述范围界定圆柱体 高度方向的坐标索引，R#为体素Vj在所述范围界定圆柱体半径方向的坐标索引，Rjs为体素 Vj+i在所述范围界定圆柱体半径方向的坐标索引，Aje3为体素 Vj在角度方向的坐标索引，、3为 体素Vj+i在角度方向的坐标索引； S35、对于该单根的每一条折线段ΡΛ+1，根据该折线段ΡΛ+i对应的体素索引距离4将 该折线段hPw在各体素内进行分配。4. 根据权利要求3所述的作物根系空间划分方法，其特征在于，所述根据该折线段PiVi 对应的体素索引距离劣将该折线段PjP j+1在各体素内进行分配，包括： 判断所述体素索引距离《是否为〇; 若为〇，则将该折线段ΡΛ+ι分配到所述体素V冲，或者 若不为〇，则判断所述体素索引距离起是否大于〇; 若大于〇,则判断该折线段hPw是否与所述轴心线相交，若相交，则确定出交点Pt，将线 段Pft分配到所述体素L中，将线段PtPj+1分配到所述体素Vj+1中，或者 若不相交，则判断所述体素索引距离4是否为1; 若为1，则判断所述I Hj(3-Hjs |、| Rje3-Rjs |和μ,，人|中是否一项为1，其它两项为〇，若所述 Hje-Hjs|、|Rje-Rjs|和|^5中一项为1，其它两项为0,则确定出该折线段PjPj+占所述体 素％和％+1相交面的交点Pm，将线段PA分配到所述体素V冲，将线段配到所述体素 Vj+i中，或者 若所述体素索引距离W不为1，则判断所述体素索引距离<是否为2; 若为2,则判断所述|Η>-Η> |、| Rj(3-Rjs |和|弋_'|中是否一项为〇,其它两项为1，若所述 Hje-Hjs |、| Rje-Rjs |和|為6-4|中一项为0，其它两项为1，则确定出该折线段PjPj+1与所述体 素t的交点Pml和该折线段ΡΛ+1与所述体素Vj+1的交点P m2，将线段叹^分配到所述体素％ 中，将线段Pm2Pj+1分配到所述体素Vj+1中，将线段PmlP m2分配到其所在的体素中，或者 若不为2，则判断所述体素索引距离名是否为3; 若为3，则判断所述 | Hje-Hjs |、| Rje-Rjs | 和 \Α.-Α^\ 是否均为 1，若所述 I Hje-Hjs I、I Rje-Rjs 和|為8-4|均为1，按照步骤S32至S35对该折线段匕匕+1进行体素分配。5. 根据权利要求1所述的作物根系空间划分方法，其特征在于，所述对各体素内的根系 参数进行统计计算，并根据计算结果得到所述作物根系在各体素内的量化分布，包括： 对每一体素，计算该体素中各级根的数量、长度、体积与表面积，并根据所述各级根的 数量、长度、体积与表面积得到所述作物根系在各体素内的量化分布。6. 根据权利要求1所述的作物根系空间划分方法，其特征在于，在所述S3之前，还包括： 将所述范围界定圆柱体范围外的根系切除。7. 根据权利要求6所述的作物根系空间划分方法，其特征在于，所述将所述范围界定圆 柱体范围外的根系切除，包括： 对于所述作物根系的每个单根，遍历该单根的每个折线段，将两个端点均在所述范围 界定圆柱体范围外的折线段切除，将一个端点在所述范围界定圆柱体范围外的折线段与所 述范围界定圆柱体的边界的交点，以及该在所述范围界定圆柱体范围外的端点的连线组成 的折线段切除。8. -种作物根系空间划分系统，其特征在于，包括： 建模单元，用于对待划分的作物根系进行建模，得到由有序三维折线段组成的根系模 型，其中，建模所用的三维坐标系的原点为根系初生位置，Z轴为过根系初生位置且与地面 垂直的直线； 划分单元，用于指定根系划分的范围界定圆柱体与各体素的尺度参数，根据所述范围 界定圆柱体与尺度参数将根系生长空间进行体素的划分，其中，所述范围界定圆柱体的轴 心线为所述Z轴所在的直线； 计算单元，用于将所述范围界定圆柱体范围内的各级根在各体素内进行分配，对各体 素内的根系参数进行统计计算，并根据计算结果得到所述作物根系在各体素内的量化分 布。9. 根据权利要求8所述的作物根系空间划分系统，其特征在于，所述划分单元，用于指 定所述范围界定圆柱体的起始高度值、圆柱体高度和圆柱体半径，确定将所述范围界定圆 柱体分别在高度、半径和角度方向划分成体素的划分个数参数。10. 根据权利要求9所述的作物根系空间划分系统，其特征在于，所述计算单元，包括： 圆柱坐标计算子单元，用于对于每一条单根A= {P〇，Pl，···，Pm-l，Pm}，计算该单根A= {Po, ?1，-_心-1心}中每个端点？1对应的圆柱坐标(匕，^，0山其中上-必为组成该单根的第1条 折线段，1￡(1，2，一，!11)，111为所述范围界定圆柱体高度方向上的坐标41为所述范围界定圆 柱体半径方向上的坐标，Θ i为角度方向上的坐标； 分割数计算子单元，用于对于每一条折线段PnPi，计算该折线段?:-#:的分割数Nref lne， 计算公式为，其中，b」为下取整函数，Η为所述圆柱体高度，Nh为所述高度方向的划 分个数参数，，R为所述圆柱体半径，Nr为所述半径方向的划分个数参数，〃 ，冗为 所述角度方向的划分个数参数； 等分点确定子单元，用于确定该单根的各个折线段的相应Nre3fine3等分点，并根据所述 Nrrfine3等分点更新该单根，计算所述Nrrfine3等分点对应的圆柱坐标； 体素索引距离计算子单元，用于对于该单根的每一条折线段PiV，根据点巧对应的圆柱坐标查找 点Pj所在的体素Vj，根据点Pj+ι对应的圆柱坐标查找点Pj+ι所在的体素Vj+1，并计算体素索引距离 <，计 算公式为Hje为体素Vj在所述范围界定圆柱体高度方向的坐标索引，Hjs为体素Vj+1在所述范围界定圆 柱体高度方向的坐标索引，R#为体素Vj在所述范围界定圆柱体半径方向的坐标索引，1?>为 体素Vj+i在所述范围界定圆柱体半径方向的坐标索引，A je3为体素Vj在角度方向的坐标索引， Ajs为体素Vj+1在角度方向的坐标索引； 分配子单元，用于对于该单根的每一条折线段PiVi，根据该折线段PiVi对应的体素索 弓丨距离 < 将该折线段ΡΛ+ι在各体素内进行分配。
【专利摘要】本发明公开一种作物根系空间划分方法及系统，能够描述根系围绕植株生长的圆柱形分布特征。方法包括：S1、对待划分的作物根系进行建模，得到由有序三维折线段组成的根系模型，其中，建模所用的三维坐标系的原点为根系初生位置，Z轴为过根系初生位置且与地面垂直的直线；S2、指定根系划分的范围界定圆柱体与各体素的尺度参数，根据所述范围界定圆柱体与尺度参数将根系生长空间进行体素的划分，其中，所述范围界定圆柱体的轴心线为所述Z轴所在的直线；S3、将所述范围界定圆柱体范围内的各级根在各体素内进行分配，对各体素内的根系参数进行统计计算，并根据计算结果得到所述作物根系在各体素内的量化分布。
【IPC分类】G06T17/00
【公开号】CN105608735
【申请号】CN201510989947
【发明人】温维亮, 郭新宇, 王勇健, 潘晓迪, 廖维华
【申请人】北京农业信息技术研究中心
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月24日