华中农业大学新研究，基于多源数据的马铃薯植株表型参数提取

随着乡村振兴、智慧农业等计划的实施，无数科研机构已全面深入对农业相关领域的研究中，在算法、系统、农机装备等方面都着手开展。

针对作物具有结构多样、生长环境复杂等特征。以RGB图像数据能真实地反映植株的纹理特征与颜色特征，三维点云数据包含了作物的体量信息。将RGB图像和三维点云数据结合，实现作物的二维和三维表型参数提取，对表型组学的方法研究具有重要意义。

华中农业大学信息学院携手植物科学技术学院、作物遗传改良国家重点实验室，展开了一项基于多源数据的马铃薯植株表型参数提取的研究。该研究以马铃薯为研究对象，使用RGB相机和激光扫描仪分别采集了50个马铃薯的RGB图像与三维激光点云数据。

对比了OCRNet，UpNet，PaNet和DeepLab v3+四种深度学习语义分割方法的分割精度，并选择精度较高的OCRNet网络实现马铃薯顶视图像的语义分割。优化了Mean shift聚类算法流程，完成了马铃薯植株激光点云的单株分割，并结合欧式聚类和K-Means聚类算法对单株马铃薯植株点云的茎和叶进行准确地分割。

同时，提出一种利用编号建立马铃薯单株RGB图像和激光点云间一一对应关系的策略，并以此为基础分别从RGB图像与激光点云中提取同一马铃薯植株包括最大宽度、周长、面积、株高、体积、叶长与叶宽在内的8个二维表型参数与10个三维表型参数。

最后，选择了比较具有代表性、易测量的叶片数、株高、最大宽度三个表型参数进行精度评估，平均绝对百分比误差分别为8.6%、8.3%和6.0%，均方根误差分别为1.371片、3.2 cm和1.86 cm，决定系数R2分别为0.93、0.95和0.91。

精度评估的结果表明，所提取的表型参数能够准确、高效反映马铃薯的生长状态，将马铃薯的RGB影像数据与三维激光点云数据相结合，能够充分发挥RGB图像纹理颜色特征丰富、三维点云能够提供体量信息的优势，实现马铃薯植株二维与三维表型参数高精度、非破坏性的提取。

该研究成果不仅可以为马铃薯的种植和育种提供重要的技术支持，还可以为基于表型数据的研究提供有力支持。

为推动智慧农业发展的科研方面，诸如华中农业大学之类的机构都在努力着，期待未来越来越多的科研成果能应用到农业中，真正做到科技改变生活。

审核编辑 黄宇