[發(fā)明專利]一種像素化的虛擬樹木光照影響區(qū)域獲取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110446604.5
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102568027A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董天陽;范菁
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06T15/60
• 分類號: G06T15/60
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強(qiáng)

1.一種像素化的虛擬樹木光照影響區(qū)域獲取方法，其特征在于：所述獲取方法包括以下步驟：

(1)根據(jù)樹木的幾何形狀特征提取樹木結(jié)構(gòu)類型，并建立樹木架構(gòu)庫，其中，典型樹木結(jié)構(gòu)類型包括球形、錐形、圓柱形和寬展開形；

(2)通過虛擬樹木生長仿真的三維模型的幾何形狀特征信息自動確定樹木結(jié)構(gòu)類型；

(3)建立虛擬樹木生長仿真的三維模型的幾何形狀特征信息與所述確定的樹木結(jié)構(gòu)類型的幾何形狀特征參數(shù)之間的映射關(guān)系，形成用于生成樹木光照影響區(qū)域的等價計(jì)算三維模型；

(4)根據(jù)虛擬樹木生長仿真的時間參數(shù)和設(shè)定的時間間隔生成光照影響區(qū)域計(jì)算的時間序列，并利用虛擬樹木生長仿真的地理位置信息計(jì)算所述時間序列中各個時間點(diǎn)的太陽高度角；

(5)利用等價計(jì)算三維模型生成虛擬樹木在所述時間序列中各個時間點(diǎn)的光照影子，并以所述光照影子的各像素為基本單元進(jìn)行疊加計(jì)算獲取像素化的虛擬樹木的光照影響區(qū)域。

2.如權(quán)利要求1所述的一種像素化的虛擬樹木光照影響區(qū)域獲取方法，其特征在于：所述步驟(1)中，提取的樹木結(jié)構(gòu)類型與幾何形狀特征的關(guān)系如下：

對于球形結(jié)構(gòu)，需要滿足以下兩個條件：樹冠的頂部直徑和樹冠的底部直徑為0或在接近于0的較小閾值范圍內(nèi)；樹冠的枝條增長系數(shù)先大于1后小于1，且樹冠的枝條增長系數(shù)使得不同高度處的樹冠直徑的變化規(guī)律與一個球體的緯度圈直徑的差值不超過設(shè)定的偏差率；

對于錐形結(jié)構(gòu)，需要滿足以下兩個條件：樹冠的頂部直徑接近于0或在接近于0的較小閾值范圍內(nèi)，樹冠的底部直徑大于0；樹冠的枝條增長系數(shù)小于1，且樹冠的枝條增長系數(shù)的值變化在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)；

對于圓柱形結(jié)構(gòu)，需要滿足以下兩個條件：樹冠的頂部直徑和樹冠的底部直徑相等或者其差值在一個較小的閾值范圍內(nèi)；樹冠的枝條增長系數(shù)為1，或者樹冠的枝條增長系數(shù)的值在接近于1的較小閾值范圍內(nèi)變化；

對于寬展開形，需要滿足以下兩個條件：樹冠的中心直徑大于樹冠的頂部直徑，且樹冠的中心直徑大于樹冠的底部直徑；樹冠的枝條增長系數(shù)先大于1后小于1，且樹冠的枝條增長系數(shù)的值在大于1和小于1的情況下，分別在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)變化。

3.如權(quán)利要求1所述的一種像素化的虛擬樹木光照影響區(qū)域獲取方法，其特征在于：所述步驟(2)中，所述幾何形狀特征信息包括樹木的樹高、樹冠的頂部直徑、樹冠的底部直徑、樹冠的中心直徑和樹冠的枝條增長系數(shù)；所述的自動確定樹木結(jié)構(gòu)類型是根據(jù)樹木結(jié)構(gòu)類型與提取的幾何形狀特征的關(guān)系進(jìn)行自動判斷；

4.如權(quán)利要求1所述的一種像素化的虛擬樹木光照影響區(qū)域獲取方法，其特征在于：所述步驟(3)中，球形、錐形、圓柱形、寬展開形四種樹木結(jié)構(gòu)類型的等價計(jì)算三維模型的幾何特征參數(shù)包括：

●球形結(jié)構(gòu)的幾何特征參數(shù)包括：球體半徑為r，樹根至球心的高度為l；

●錐形結(jié)構(gòu)的幾何特征參數(shù)包括：樹高lt，樹干高ld，樹冠高lt-ld，圓錐底部半徑為r；

●圓柱形結(jié)構(gòu)的幾何特征參數(shù)包括：樹高lt，樹干高ld，樹冠高lt-ld，圓柱底部半徑為r；

●寬展開形結(jié)構(gòu)的幾何特征參數(shù)包括：樹高lt，樹干高ld，樹冠中心至樹根高lm，頂部半徑rt，底部半徑rd，中部半徑rm；

5.如權(quán)利要求1所述的一種像素化的虛擬樹木光照影響區(qū)域獲取方法，其特征在于：所述步驟(4)中，獲取光照影響區(qū)域計(jì)算的時間序列中各個時間點(diǎn)的太陽高度角的過程為：

首先，獲取虛擬樹木生長仿真的時間參數(shù)信息，并按照設(shè)定的時間間隔形成光照影響區(qū)域計(jì)算的時間序列，即按照生長仿真的時間參數(shù)給定的起始時間，累加設(shè)定的時間間隔，依次形成光照影響區(qū)域計(jì)算的時間序列的各個時間點(diǎn)，直至生長仿真的時間參數(shù)給定的結(jié)束時間；

其次，利用虛擬樹木生長仿真的地理位置的經(jīng)度和緯度信息，獲取光照影響區(qū)域計(jì)算的時間序列中各個時間點(diǎn)的太陽高度角；太陽光照在地球上的直射點(diǎn)的地理緯度為太陽赤緯，以δ表示；虛擬樹木生長仿真所在位置的地理緯度用表示，地方時以t表示，虛擬樹木生長仿真所在位置的太陽的高度角表示為：一年內(nèi)任何一天的赤緯角δ有如下關(guān)系：sinδ＝0.39795×cos[0.98563(N-173)]，式中，N為日數(shù)，自1月1日開始計(jì)算。