[發(fā)明專利]基于球坐標(biāo)的植物果實(shí)點(diǎn)云重建方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811207363.7
• 申請(qǐng)日: 2018-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN109448106B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸玲;王志暢;李麗華;王蕾;姚玲潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東華理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T17/00
• 分類號(hào): G06T17/00;G06T3/60
• 代理公司: 北京科家知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

本發(fā)明提供了一種基于球坐標(biāo)的植物果實(shí)點(diǎn)云重建方法，包括如下步驟：步驟1，基于三維果實(shí)原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將點(diǎn)云直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)為球坐標(biāo)；步驟2，對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理；步驟3，基于扁球體中心軸及長(zhǎng)球體中心軸旋轉(zhuǎn)到平行于正投影面時(shí)的特征，計(jì)算扁球體中心軸的經(jīng)緯度及長(zhǎng)球體中心軸的經(jīng)緯度；步驟4，基于扁球體中心軸的經(jīng)緯度及長(zhǎng)球體中心軸的經(jīng)緯度，采用B樣條曲面對(duì)果實(shí)進(jìn)行重建。本發(fā)明計(jì)算效率高，去噪效果好，可以應(yīng)用到類似球形的植物果實(shí)重建。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于物體重建技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于球坐標(biāo)的植物果實(shí)點(diǎn)云重建方法。

背景技術(shù)

基于三維點(diǎn)云的物體重建方法具有重建精度高的特點(diǎn)，但點(diǎn)云數(shù)據(jù)的空間關(guān)系的處理計(jì)算量大，效率低。目前，基于點(diǎn)云的植物果實(shí)的造型方法大都采用通用的點(diǎn)云處理方式，沒(méi)有針對(duì)果實(shí)形狀的特點(diǎn)進(jìn)行處理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于球坐標(biāo)的植物果實(shí)點(diǎn)云重建方法，針對(duì)植物果實(shí)點(diǎn)云特點(diǎn)，可較快速和精確地簡(jiǎn)并原始點(diǎn)云，高效地重建植物果實(shí)。

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種基于球坐標(biāo)的植物果實(shí)點(diǎn)云重建方法，包括如下步驟：

步驟1，基于三維果實(shí)原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)，將點(diǎn)云直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)為球坐標(biāo)；

步驟2，對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理；

步驟3，基于扁球體中心軸及長(zhǎng)球體中心軸旋轉(zhuǎn)到平行于正投影面時(shí)的特征，計(jì)算扁球體中心軸的經(jīng)緯度及長(zhǎng)球體中心軸的經(jīng)緯度；

步驟4，基于扁球體中心軸的經(jīng)緯度及長(zhǎng)球體中心軸的經(jīng)緯度，采用B樣條曲面對(duì)果實(shí)進(jìn)行重建。

進(jìn)一步地，步驟1包括：

將獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)存入單鏈表中；

計(jì)算點(diǎn)云的中心點(diǎn)坐標(biāo)，將點(diǎn)云中心平移到直角坐標(biāo)原點(diǎn)后，重新計(jì)算點(diǎn)云坐標(biāo)存入單鏈表中；

將點(diǎn)云直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)為球坐標(biāo)值。

進(jìn)一步地，步驟2包括：

利用統(tǒng)計(jì)排序?yàn)V波法的中值濾波對(duì)噪點(diǎn)進(jìn)行過(guò)濾。

進(jìn)一步地，步驟3包括：

計(jì)算經(jīng)點(diǎn)線的中心點(diǎn)及包圍圓；

計(jì)算經(jīng)線與圓形的差異程度c；

對(duì)于一個(gè)果實(shí)，設(shè)緯度相差180°的兩個(gè)經(jīng)點(diǎn)線間最小寬度w_min對(duì)應(yīng)c為c_min,經(jīng)線間最大寬度w_max對(duì)應(yīng)c為c_max；

當(dāng)c_minc_max時(shí)，該果實(shí)為扁球體,w_min對(duì)應(yīng)的緯度為中心軸的緯度φ；

當(dāng)c_minc_max時(shí)，該果實(shí)為長(zhǎng)球體,w_max對(duì)應(yīng)的緯度為中心軸的緯度φ；

當(dāng)w_min＝w_max時(shí)，中心軸在垂直方向，經(jīng)線高度hw_min時(shí)，該果實(shí)為長(zhǎng)球體；hw_min時(shí)，為扁球體；h＝w_min時(shí)為圓球體。

進(jìn)一步地，步驟3還包括：

將經(jīng)點(diǎn)線寬度最大時(shí)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)經(jīng)點(diǎn)線在該平面繞中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到經(jīng)點(diǎn)線寬度最小時(shí)的經(jīng)度確定為長(zhǎng)球體中心軸的初始經(jīng)度θ₀；

將初始經(jīng)度θ₀設(shè)為0°，重新計(jì)算緯度b＝φ,φ+180的經(jīng)度點(diǎn)的經(jīng)度；

在同一個(gè)緯度上，對(duì)相鄰的5個(gè)經(jīng)度點(diǎn)進(jìn)行平滑；