华中农业大学田芳副教授等:基于改进PointNet++和局部区域点云重叠的奶绵羊三维重构

2026-04-04 03:22:06

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《农业工程学报》2025年第41卷第23期刊载了华中农业大学等单位戴维娇、梁禹东辰、张建豪、王锡鹏、田芳、章程、李国亮、宋永健与周勇的论文——“基于改进PointNet++和局部区域点云重叠的奶绵羊三维重构”。该研究由甘肃省现代农业产业技术体系建设专项（项目号：GSARS02）资助。

引文信息：戴维娇，梁禹东辰，张建豪，等. 基于改进PointNet++和局部区域点云重叠的奶绵羊三维重构[J]. 农业工程学报，2025，41(23)：171-181.

DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.202506165

研究目的与方法：

针对奶绵羊三维重构中背景分割对复杂场景适应性不足、配准算法对初始位置敏感等问题，该研究提出一种融合改进PointNet++与一致性点漂移(coherent point drift, CPD)算法与局部区域重叠的三维重构方法。通过引入点对特征、优化采样策略及损失函数，增强了PointNet++在复杂场景下的分割能力；结合CPD算法与局部区域重叠策略，提升了点云配准的鲁棒性和效率。

结果与结论：

试验结果显示：该方法用于奶绵羊背景分割的准确率和平均交并比分别达到98.78%和97.25%，推理速度为53.4 ms；较原模型平均准确率和平均交并比分别提高了3.04和2.53个百分点，推理时间缩短了45.17%。该方法用于奶绵羊三维配准中，各向异性旋转误差、各向异性平移误差、各向同性旋转误差、各向同性平移误差以及倒角距离分别达到0.0256°、0.0229 m、3.0887°、0.0463 m和0.00789 m，较原始CPD方法均降低。通过与人工体尺测量数据对比，重构模型所提取的体长、体高、十字部高、胸深、胸围等参数的平均绝对百分比误差分别为3.34%、3.07%、3.32%、3.63%和2.81%。该研究方法兼具较高精度与实时性，能够满足一次性重构的需求，可为奶绵羊三维配准与智能化体尺测定提供参考。