[發明專利]一種植物掌狀葉片多尺度建模方法

有效

• 申請號: 201510989834.4
• 申請日: 2015-12-24
• 公開（公告）號: CN105608743B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 溫維亮;李寶軍;郭新宇;李寶君;陸聲鏈
• 申請（專利權）人: 北京農業信息技術研究中心
• 主分類號: G06T17/10
• 分類號: G06T17/10
• 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

1.一種植物掌狀葉片多尺度建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取掌狀葉片的多級葉片特征，該葉片特征包括：葉緣、褶皺、從葉基延伸至葉尖的一級葉脈、從一級葉脈延伸至葉緣的二級葉脈或者從二級葉脈發出的三級葉脈；

從該掌狀葉片的點云幾何模型中提取所述多級葉片特征的結構化特征點，以獲取該掌狀葉片的葉緣特征線、褶皺特征線、一級葉脈特征線、二級葉脈特征線或者三級葉脈特征線；

離散上述葉緣特征線、褶皺特征線、一級葉脈特征線、二級葉脈特征線或者三級葉脈特征線；并以所述葉緣特征線為邊界構建該掌狀葉片的參數化曲面；

根據不同采樣參數在所述參數化曲面上獲取不同網格尺度的結構特征線采樣點集以及參數化曲面采樣點集；

按照所述多級葉片特征的拓撲關系，分別連接將每種尺寸對應的結構特征線采樣點以及參數化曲面采樣點以形成約束線；在上述約束線的基礎上獲取所述掌狀葉片的網格模型。

2.根據權利要求1所述的植物掌狀葉片多尺度建模方法，其特征在于，采用插值B樣條曲線擬合方法獲取該掌狀葉片的葉緣特征線、褶皺特征線、一級葉脈特征線、二級葉脈特征線或者三級葉脈特征線。

3.根據權利要求2所述的植物掌狀葉片多尺度建模方法，其特征在于，所述一級葉脈特征線、所述二級葉脈特征線和所述三級葉脈特征線包括起點，且所述二級葉脈特征線的起點位于所述一級葉脈特征線上，所述三級葉脈特征線的起點位于所述二級葉脈特征線上。

4.根據權利要求1～3任意一項所述的植物掌狀葉片多尺度建模方法，其特征在于，采用非均勻有理B樣條曲線NURBS方法構建該掌狀葉片的參數化曲面。

5.根據權利要求1所述的植物掌狀葉片多尺度建模方法，其特征在于，獲取不同網格尺度的結構特征線采樣點集的步驟中，包括：

所述采樣參數包括單元尺度l、松弛因子β和忽略因子α；

對結構特征線進行等弧長曲線采樣；若曲線弧長小于α×l，該曲線不進行采樣。

6.根據權利要求5所述的植物掌狀葉片多尺度建模方法，其特征在于，獲取不同網格尺度的結構特征線采樣點集以及參數化曲面采樣點集的步驟中，還包括：

當不同曲線之間的采樣點距離較近時，采用松弛因子調節上述采樣點的關系；按照低級葉片特征到高級葉片特征的順序進行松弛，且被松弛過的采樣點設置為固定點；其中低級葉片特征到高級葉片特征分別為葉緣、褶皺、一級葉脈、二級葉脈或者三級葉脈；

所述松弛因子β包括第一松弛因子β₁和第二松弛因子β₂；當測試采樣點與固定點之間距離小于β₁×l時，則直接刪除該測試采樣點；

當測試采樣點與固定點之間距離大于β₁×l且小于β₂×l時，則直接刪除該測試采樣點，并在(β₁+β₂)/2×l處插入一個新點；

當測試采樣點與固定點之間距離大于β₂×l時，該測試采樣點無需要松弛。

7.根據權利要求6所述的植物掌狀葉片多尺度建模方法，其特征在于，獲取不同網格尺度的結構特征線采樣點集以及參數化曲面采樣點集的步驟中，采用波前法在所述參數化曲面上采樣獲取參數化曲面采樣點集。

8.根據權利要求7所述的植物掌狀葉片多尺度建模方法，其特征在于，通過以下步驟對所述獲取的參數化曲面采樣點集進行校正，包括：

將采用波前法獲取的參數化曲面采樣點與點云幾何模型設置在同一坐標系下；

當波前法獲取一個新的參數化曲面采樣點時，在點云數據中尋找一個最近的點來替代該參數化曲面采樣點，以使所有參數化曲面采樣點位于點云幾何模型上。

9.根據權利要求5～8任意一項所述的植物掌狀葉片多尺度建模方法，其特征在于，采用帶約束的Delaunay三角剖分方法獲取所述掌狀葉片的網格模型。

10.一種植物掌狀葉片多尺度建模裝置，其特征在于，包括：

葉片特征獲取模塊，用于獲取掌狀葉片的多級葉片特征，該葉片特征包括：葉緣、褶皺、從葉基延伸至葉尖的一級葉脈、從一級葉脈延伸至葉緣的二級葉脈或者從二級葉脈發出的三級葉脈；

特征線獲取模塊，用于從該掌狀葉片的點云幾何模型中提取所述多級葉片特征的結構化特征點，以獲取該掌狀葉片的葉緣特征線、褶皺特征線、一級葉脈特征線、二級葉脈特征線或者三級葉脈特征線；

參數化曲面獲取模塊，用于離散上述葉緣特征線、褶皺特征線、一級葉脈特征線、二級葉脈特征線或者三級葉脈特征線；并以所述葉緣特征線為邊界構建該掌狀葉片的參數化曲面；

采樣點集獲取模塊，用于根據不同采樣參數在所述參數化曲面上獲取不同網格尺度的結構特征線采樣點集以及參數化曲面采樣點集；

多尺度網格模型獲取模塊，用于按照所述多級葉片特征的拓撲關系，分別連接將每種尺寸對應的結構特征線采樣點以及參數化曲面采樣點以形成約束線；在上述約束線的基礎上獲取所述掌狀葉片的網格模型。