發(fā)布時(shí)間：2020-10-25 01:20

　　 骨架,是指用與原模型連通性和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相一致的細(xì)曲線作為理想表達(dá)的一種對(duì)象表示,保留了原始模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),它能夠清晰簡(jiǎn)潔的表示出樹(shù)木的枝干結(jié)構(gòu)。樹(shù)木骨架模型不僅是樹(shù)木三維幾何造型構(gòu)建的基礎(chǔ),且對(duì)模擬剪枝、景觀設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)林業(yè)等領(lǐng)域研究具有重要意義。利用三維激光掃描儀對(duì)樹(shù)木掃描得到點(diǎn)云數(shù)據(jù),以此為數(shù)據(jù)源,經(jīng)過(guò)配準(zhǔn)、去噪、分割、稀疏、計(jì)算骨架點(diǎn),最終構(gòu)建樹(shù)木骨架線。樹(shù)木骨架模型廣泛應(yīng)用于植物建模、林業(yè)測(cè)量、測(cè)繪圖像學(xué)等領(lǐng)域,伴隨著樹(shù)木骨架應(yīng)用范圍的不斷拓展,由于受樹(shù)木的高度、不規(guī)則的幾何形態(tài)及樹(shù)枝的復(fù)雜拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的限制,樹(shù)木骨架提取算法愈加困難,精度難以保證。本文研究樹(shù)木的分枝方式,研究每類分枝方式的枝干分布規(guī)律并設(shè)計(jì)模型化表示方法,利用模型化的表示方法設(shè)計(jì)骨架線的構(gòu)建算法,使其能夠保留原始樹(shù)木模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并且能夠清晰簡(jiǎn)潔的表示出樹(shù)木的枝干結(jié)構(gòu)。本文通過(guò)對(duì)不同分枝方式的樹(shù)木進(jìn)行三維掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理,不僅可以快速構(gòu)建樹(shù)木的骨架線結(jié)構(gòu)模型,而且可以利用這一結(jié)構(gòu)模型提取出樹(shù)木的形態(tài)特征,實(shí)現(xiàn)智慧林業(yè)這一可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。本文主要以樹(shù)木的點(diǎn)云數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理研究以及樹(shù)木骨架提取算法的研究。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)介紹了構(gòu)建骨架對(duì)建模的重要性,并歸納了骨架提取的發(fā)展背景。對(duì)激光掃描技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分析,總結(jié)出激光測(cè)量技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的差異,并把三維激光掃描技術(shù)運(yùn)用到構(gòu)建樹(shù)木枝干骨架中。(2)研究樹(shù)木的分枝方式,總結(jié)生物學(xué)上根據(jù)樹(shù)木的生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)劃分不同的分枝方式,研究每類分枝方式的樹(shù)木枝干分布規(guī)律,對(duì)樹(shù)木枝干點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。(3)從三維激光掃描儀掃描的原理、技術(shù)特點(diǎn)出發(fā),探究三維激光掃描儀的核心技術(shù),總結(jié)三維激光掃描儀采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)過(guò)程中的注意事項(xiàng),掌握了三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的組織與檢索方法,使用Kd-tree對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行快速最近鄰查找,采用八叉樹(shù)模型建立點(diǎn)云拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。(4)研究點(diǎn)云數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)原理以及初步配準(zhǔn)、精確配準(zhǔn)方法。通過(guò)隨機(jī)采樣、聚類等方法進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)的稀疏,研究了點(diǎn)云數(shù)據(jù)的初始去噪算法。利用基于三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的K-means均值聚類算法,能較好的去除大部分樹(shù)葉,更加精準(zhǔn)計(jì)算樹(shù)木枝干的骨架點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)更好的去噪效果,合軸分枝與單軸分枝分別用了雙邊濾波算法、拉普拉斯去噪算法并進(jìn)行去噪效果對(duì)比,多次去噪使得去噪后的模型既能保持樹(shù)木枝干生長(zhǎng)特征,又能減少對(duì)模型造成的磨損變形。(5)實(shí)現(xiàn)了針對(duì)不同分枝方式的樹(shù)木枝干骨架提取算法,根據(jù)合軸分枝與單軸分枝的枝干生長(zhǎng)特征,采用切片法與縮放法計(jì)算樹(shù)木的骨架點(diǎn),從而構(gòu)建樹(shù)木骨架線,并對(duì)比分析兩種骨架提取方法結(jié)果。
【學(xué)位單位】：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S712
【部分圖文】：

Chen 等人[12]提出 ICP 算法點(diǎn)到面的形式，算出點(diǎn)的切線的交點(diǎn)，需要搜索的配準(zhǔn)點(diǎn)是當(dāng)前點(diǎn)云的點(diǎn)在交點(diǎn)算點(diǎn)和參考點(diǎn)云表面最小化度量函數(shù)來(lái)搜索點(diǎn)，算法的效率度是最高點(diǎn)。Park[13]等人提對(duì)此提出了優(yōu)化算法。將點(diǎn)云數(shù)參考點(diǎn)云的表面上，并將得到的投影點(diǎn)重新投影到當(dāng)前點(diǎn)云樣能夠準(zhǔn)確、快速地找到交叉點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這種方法對(duì)角的配準(zhǔn)問(wèn)題來(lái)說(shuō)是十分有用的。

據(jù)的邊界［xmin，xmax］、［行劃分體素，分辨率的計(jì)算 ）（ ）（α為調(diào)節(jié)單個(gè)體素邊長(zhǎng)的素空間的 L，C，P 方向的= ( ) = ( ) = ( ) 體素空間中得到相應(yīng)的體素體素空間，每個(gè)體素的值

圖 1-3 體素空間平面投影Fig.1-3 voxel spatial projection結(jié)構(gòu)安排述了建立樹(shù)木骨架線對(duì)樹(shù)木三維模型是十性，接著研究樹(shù)木的分枝方式，總結(jié)生物分枝方式，研究每類分枝方式的樹(shù)木枝干，并把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。然征入手，研究三維激光掃描技術(shù)，掌握了在三維激光掃描儀采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)過(guò)程中的行快速最近鄰查找，采用八叉樹(shù)模型進(jìn)行建理和初步配準(zhǔn)、精確配準(zhǔn)方法。通過(guò)重采縮，研究了點(diǎn)云數(shù)據(jù)的初始去噪算法，通好的去除不需要的樹(shù)葉，這樣提取樹(shù)木枝更好的去噪效果，合軸分枝與單軸分枝分
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2855250