实测数据驱动的小型植物三维重建研究-郑州大学学报理学版.pdf

! 第 # 卷第 $ 期 郑 州 大 学 学 报 !理 学 版 %’(# )($ ! *+,- 年 # 月 . 7389/!):;/=8/?/ 2@(*+,-! 实测数据驱 动 的小型植物 三维重建研究 , , * 陆声链 !! 李! 帼 !! 吴! 升 !,/广 西 师 范 大学 计算 机科学 与信 息工程 学院! 广 西 桂林 C,++ */北京农 业 信 息技术研究 中心! 北京 ,+++#- 摘要 ! 以小 型植 物 为对象 $根据植 物 的形 态结 构 特 点 $采 用 三维 数 字 化技术 获 取 植 物 主 干 和枝 条 的空间 信 息 $重 建 植 物枝 干 骨架 拓扑结 构模型 然后以 植 物器 官 的三维 网格模型为模 板 $结 合 不 同器 官 在 植 物 上 的生 长规律 $实 现 植 物形 态结 构 的精细三维重 建 /实 验 结 果 表明 $该 方法 能 较 好 地 实 现 不 同类 型 小 型 植 物 不 同生 长 时期 植 株 形 态 结 构 的多分 辨 率 三维重 建 $用 户 可以 根据需 要 调整 三维模型的精 细程度 $从 而 为 开展 植 物 株 型 分 析 研究 %植 物 品种 展 示 及 植 物 三维 资 源库开 发等应 用 提供 了简单 %灵 活 的技术/ 关键词 ! 植 物形 态建模 三维数 字 化 三维重 建 数 字植 物 中图分类号 ! KT$#,!!!!! 文献标志码 ! N!!!!! 文章编号 ! ,A-,BAD, !*+,- +$B++DB+ )*! ,+(,$-+C OP/8JJ3/,A-,BAD,(*+,A$$ +, 引言 植 物形 态结构 的建模 是计算 机 图形 学和农 学研究 领域 的重 要研究 内容 /从 *+ 世 纪 -+ 年 代 起 $围绕 植 ( , ) (* ) ($ ) 物形 态结构 的三维建模 $研究者 提出 了各 种 各样 的方法 $包 括 J BJbJ;2EJ 及 其 改进 方法 %参 考 轴 技术 % 双尺度 自动机模型 ( ) 和 RS223V:c 模型 (C ) 等 /由于这些方法 对 植 物 形 态结 构 进行了 高 度 的抽 象 $因此需 要具 有 丰富 的植 物结 构甚 至生理 知识 才 能较好地 构建特定植 物 的三维形 态结构模型 /近年来 $随着各种 现代 测量 仪器 在工业 上 的成功应 用 $越来 越 多 的研究者在 尝试 基于 实测数 据 的植 物形 态结构三维重建 /按 数 据 源获取 方式 的不 同 $这些方法 可以分 为 $ 种 ’基于 图像 的重 建 (A [,+ ) %基于 三维 数 字 化 仪 测量 数 据 的重 建 ( ,, [,C ) 和基 于数 据点 云 的重建 ( ,A [,# ) / 虽 然 目前基于 实测数 据 的植 物形 态测量 和重 建方 面 的 研究 取得 了一些进展 $但 由于植 物形 态结构 特有的 复 杂性 $ 使得植 物形 态结构 的原位测量 和精确三维重建仍 然是 一个 十分 困难 的问题/本 文针对作 物株 型分 析 %植 物 品种 展 示 等 应用 中对 小 型植 物形 态结构 的原位测量 和高精度 三维 重 建 的需 求 $在兼顾重 建质量 和数 据 获取时间成本 的情况 下 $综 合考虑 了以上 $ 种 重 建方法 的适 用 性 和 优 劣 $选 用 三维 数 字化仪作为植 物形 态特征数 据 的获取设 备 / -,总体实施流程