[發明專利]一種植物三維模型的展示方法及系統

有效

• 申請號: 201410381580.3
• 申請日: 2014-08-05
• 公開（公告）號: CN104200516B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 郭新宇;王虓;王傳宇;吳升;溫維亮
• 申請（專利權）人: 北京農業信息技術研究中心
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T15/00;G06F3/01
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明涉及農業信息技術領域，特別涉及一種植物三維模型的展示方法及系統。

背景技術

國家對農業領域重視程度不斷加大，農業科普工作發展相對良好，但相關展示系統發展緩慢，對科普效果有一定的影響。

目前植物科普展示運用最多的是圖像，文本，視頻等二維方式，展示形式趨于統一，略為單調，與觀眾互動較少，觀眾處于被動接受的狀態，缺乏沉浸感和體驗感，這就造成觀眾興趣缺失，導致科普展示起不到應有的效果。除了上述傳統的展示方式，數字三維模型在一些科普展示中也得到了應用，但是這些模型多由美工人員繪制，更側重于模型的藝術效果，在科學性和準確性上存在一定偏差，這也是在科普展示中要盡力避免的一些問題。另外現有展示植物內部組織結構的方法，大多為切片標本和顯微圖像等二維的展現方式，缺乏從細胞層次到組織層次再到植株個體層次，逐級展示其三維結構和各級之間構成關系的方法和系統。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種植物三維模型的展示方法及系統，有效地提高植物三維模型展示的準確性，系統性和趣味性。

本發明提出了一種植物三維模型的展示方法，所述方法包括以下步驟：

獲取植株不同尺度的圖像信息，所述圖像信息包括二維圖像信息和三維圖像信息；

對所述圖像信息進行處理得到所述植株不同層次的三維模型；

將所述植株不同層次的三維模型進行模型融合，得到整株融合模型；

對所述整株融合模型進行模型展示；

構建模型展示交互界面，利用體感控制技術通過手勢指令與當前正在進行的模型展示進行交互控制。

進一步地，所述方法還包括：

將所述模型展示進行多平臺發布。

進一步地，所述獲取植株不同尺度的圖像信息具體包括：

獲取植株的三維點云數據、二維圖像序列和三維表面圖。

進一步地，所述對圖像信息進行處理得到所述植株不同層次的三維模型具體包括：

將植株的三維點云數據進行去噪和精簡，并將處理后的數據三角網格化形成整株模型；

將二維圖像序列利用面繪制方法建立三維模型，并將多個二維圖像序列對應的三維模型進行配準和拼接得到組織模型；

將三維表面圖進行微變形、拼接和融合，得到細胞模型。

進一步地，所述對整株融合模型進行模型展示具體包括：

采用多細節層次，根據所述整株融合模型中的節點在顯示環境中所處的位置，調節渲染資源的分配；

采用遮擋剔除，對所述整株融合模型中未被遮擋的部分進行渲染；

采用視錐剔除，對所述整株融合模型中呈現在攝像機視錐內部的部分進行渲染；

對經過上述步驟處理后的整株融合模型進行多層次展示。

進一步地，所述將模型展示進行多平臺發布具體為通過Unity3D工具實現多平臺的發布。

本發明還提出了一種植物三維模型的展示系統，所述系統包括：

信息獲取模塊，用于獲取植株不同尺度的圖像信息，所述圖像信息包括二維圖像信息和三維圖像信息；

模型生成模塊，用于對所述圖像信息進行處理得到所述植株不同層次的三維模型；

模型融合模塊，用于將所述植株不同層次的三維模型進行模型融合，得到整株融合模型；

展示模塊，用于對所述整株融合模型進行模型展示；

交互控制模塊，用于構建模型展示交互界面，利用體感控制技術通過手勢指令與當前正在進行的模型展示進行交互控制。

進一步地，所述系統還包括：

發布模塊，用于將所述模型展示進行多平臺發布。

進一步地，所述信息獲取模塊具體包括：

三維數字掃描儀，用于獲取植株的三維點云數據；

顯微切片掃描儀或CT掃描儀，用于獲取植株的二維圖像序列；

原子力顯微鏡，用于獲取植株不同部位和組織的部分三維表面圖。

進一步地，所述模型生成模塊具體包括：

整株模型生成模塊，用于將植株的三維點云數據進行去噪和精簡，并將處理后的數據三角網格化形成整株模型；

組織模型生成模塊，用于將二維圖像序列利用面繪制方法建立三維模型，并將多個二維圖像序列對應的三維模型進行配準和拼接得到組織模型；

細胞模型生成模塊，用于將三維表面圖進行微變形、拼接和融合，得到細胞模型。