[發明專利]基于三維點云的烤煙三維模型構建方法

在審

• 申請號: 202111301940.0
• 申請日: 2021-11-04
• 公開（公告）號: CN114187402A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 葉協鋒;張芊;胡心雨;李雪利;姚鵬偉;武云杰
• 申請（專利權）人: 河南農業大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 鄭州盈派知識產權代理事務所(普通合伙) 41196
• 代理人: 樊羿;張曉輝

1.一種基于三維點云的烤煙三維模型構建方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）點云數據：于無風擾動環境下，以Artec Eva三維掃描儀對選取的個體煙株進行三維掃描，獲得煙株的點云數據；

（2）點云配準：基于靶標或形狀尋找相同的點，然后通過數學計算和轉換，將各點云數據統一在同一坐標系下；

（3）點云去噪：計算點云數據之間的距離，以到點云各個點距離和最小的點作為點云中心，將離點云中心的距離超過點云半徑2～3倍的點作為噪點刪除；

（4）孔洞修補：先識別點云孔洞的邊界，進而建立孔洞的曲面函數以實現孔洞的修復。

2.根據權利要求1所述的基于三維點云的烤煙三維模型構建方法，其特征在于，在所述步驟（1）中，掃描時儀器和掃描面保持垂直并勻速移動，且距離應在0.4～1m。

3.根據權利要求1所述的基于三維點云的烤煙三維模型構建方法，其特征在于，在所述步驟（2）中，通過如下數據模型進行坐標系的統一：

××

=R×

其中，兩點云中的對應點坐標分別為（x，y，z）和（X，Y，Z），α，β和γ分別指沿著X，Y，Z軸的旋轉角度，t_x、t_y和t_z表示沿著X、Y、Z軸的移動量。

4.根據權利要求1所述的基于三維點云的烤煙三維模型構建方法，其特征在于，在所述步驟（2）中，基于軟件Artec Studio 16.0 的配準功能對所述點云數據進行配準，根據點云矢量角最小原則找到3～5對同名點，將同名的坐標進行坐標轉換使其具有相同的坐標，將其余的點云坐標根據同名點新坐標進行轉換，完成點云配準。

5.根據權利要求1所述的基于三維點云的烤煙三維模型構建方法，其特征在于，在所述步驟（3）中，利用軟件Artec Studio 16.0刪除所述點云數據中離群噪點，利用ArtecStudio的離群噪點去除功能，對半徑r和點數量t進行設定，對于點云中的點a，若t記為以點a為球心、r為半徑的球體內點的數量，若 記為以點a為球心、r為半徑的球體內點的數量，若滿足，則將a定義為離群噪點并對其進行剔除。

6.根據權利要求1所述的基于三維點云的烤煙三維模型構建方法，其特征在于，在所述步驟（4）中，基于軟件Artec Studio 16.0中的孔修復功能對點云數據中的孔洞進行修復，將孔洞中最尖銳的突起點和相鄰兩個點建立三角區域從而實現對該區域的修補。

7.根據權利要求1所述的基于三維點云的烤煙三維模型構建方法，其特征在于，還包括三維掃描的精度評估步驟：

在大田內手動測量株高、最大葉長和最大葉寬的人工測量值，和三維掃描儀計算出的機器測量值進行差異顯著性分析和相關分析。