大豆冠层优质的光照时空分布,对提升籽粒产量及品质具有重要意义。随着机器视觉感知系统和人工智能技术广泛应用于智慧农业,大豆冠层株型与光照分布之间的响应规律已经成为该领域研究的热点和难点。本项目以寒地大豆冠层为研究对象,搭建了基于Kinect2.0的多源图像采集平台,将大豆冠层彩色图像与深度图像相结合,以三维重建大豆冠层的形态结构为基础,计算了基于时间序列的大豆叶柄夹角、株高、叶面积指数和冠幅株型参数,研究了基于大豆株型参数的冠层光照分布规律。主要研究内容如下:（1）构建了基于Kinect 2.0的快速、精确、无损地大豆冠层的异源图像同步采集系统。以大豆冠层为研究对象,利用异源图像同步采集平台获取大豆冠层彩色图像与深度图像,分析了出枝期、开花期、结荚期和鼓粒期等生长时期大豆多源图像的特性,为精确三维重构大豆冠层形态结构,计算其株型参数提供了有效的数据基础。（2）建立了基于三维重建的大豆冠层株型参数计算方法。分析了不同生长阶段大豆冠层各茎秆、叶片、花蕾和豆荚等器官随时间变化的规律,采用K-means聚类分割算法识别了大豆冠层彩色图像区域,应用改进形态学细化方法提取了大豆冠层骨架形态,利用优化角点提取算法检测出冠层骨架分支点与端点,建立了基于仿射变换算法的冠层深度图像与对应彩色图像配准方法,实现了三维空间内重建具有颜色信息的大豆冠层骨架形态结构。在大豆三维骨架结构上,采用三维空间坐标的角度公式计算了不同时期的大豆叶柄夹角;同时在三维空间内利用自动角点检测技术获取了大豆冠层骨架高度极值,计算了大豆株高;采用大豆冠层三维点云投影方法,计算了大豆冠幅;应用大豆冠层三维点云中有效像素占比算法,构建了基于三维点云分割技术的叶面积指数计算方法;最终实现了基于三维重建的大豆叶柄夹角、株高、冠幅、叶面积指数等株型参数计算方法。（3）研究了大豆冠层株型参数与光照强度分布之间规律。以大豆冠层株型参数为基础,通过多路光照传感器同时测量多个区域的光照强度,分析了不同生长时期（出枝期、开花期、结荚期和鼓粒期等）大豆冠层内部光照强度变化规律,探明了不同时期株型参数（叶柄夹角、株高、叶面积指数和冠幅）的变化规律,解析了不同生长时期内大豆冠层三维图像的表征株型与光照分布之间的关系,为科学调控大豆冠层结构获取优质光照的时空分布提供理论依据和技术支持。