近日，国家香蕉产业技术体系果园生产机械化岗位团队在遥感领域国际权威期刊《IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing》（中科院二区，影响因子5.3）发表题为“A 3D–2D Dual-Modal Collaborative Framework Based on UAV Oblique Photogrammetry for Automated Measurement of Canopy Volume and Porosity in Banana Plantations”的研究论文。该研究针对香蕉冠层叶片宽大、空间异质性强、重叠遮挡严重导致的单模态数据信息缺失问题，构建了基于无人机倾斜摄影的“3D-2D双模态协同”框架，实现了香蕉冠层体积与孔隙度的自动化、高精度测量。
图 1 论文刊登
香蕉植株冠层因叶片宽大稀疏、相互重叠严重，传统单模态遥感手段难以准确获取其三维结构信息。研究团队创新提出“3D-2D双模态协同”技术路线，融合SoftGroup++三维实例分割模型与改进的YOLO-SPES二维检测模型，通过跨模态坐标交互策略实现点云与正射影像的精准对齐。同时，研究还设计了自适应冠层体积补全模块和多尺度体积差分算法（MSVDA），有效解决了三维分割中的欠分割/过分割问题及内部孔隙量化难题。
实验结果表明，该方法对香蕉冠层体积的估测决定系数（R²）达0.885，平均绝对百分比误差（MAPE）降至6.4%，验证了无人机倾斜摄影结合双模态协同框架在香蕉冠层结构参数提取中的可靠性与经济性。该技术为低成本、大范围果园冠层结构监测提供了可行的自动化方案，在精准施肥、变量喷药、产量预测及果园数字化管理等方面具有广阔应用前景。
图 2 香蕉植株冠层体积估算方法
图 3 香蕉植株冠层孔隙度估算方法
图 4东莞市蕉园冠层体积与孔隙度估算结果空间分布图
图5湛江市和儋州市蕉园冠层体积与孔隙度估算结果分布图
果园生产机械化岗位科学家徐兴副教授为论文通讯作者，硕士研究生刘国杰以及华南农业大学工程学院段洁利教授、杨洲教授、付函副教授、金莫辉博士共同参与研究。该工作得到国家现代农业产业技术体系建设专项（CARS-31）等多个项目的资助。
文章链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11425789
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