植物三维信息获取方法的研究

论文摘要

三维信息获取技术在许多领域有重要的应用,是当前信息科学研究的一个重要热点。植物三维信息获取技术则是计算机图形学和图像处理在虚拟植物领域中的重要应用。本文结合国家863计划项目“植物三维形态获取与基于实体的虚拟生长建模技术研究”,对植物三维信息获取的数据(点云)获取、数据处理进行了详细的研究,并开发了一个植物三维信息测量系统(基于点云的植物三维信息测量系统V1.0)。论文的主要贡献如下：1、研究了如何采用浙江大学计算机学院开发的三维信息采集与处理系统完整获取植物点云数据的问题。结合必要的旋转装置,获得植物空间实体的三维信息,实现了快速获取植物三维空间信息的目的。2、自主创新发明了配准技术部分解决了点云数据无法良好配准的问题,此配准技术已申报实用新型以及发明专利。3、利用可视化交互语言IDL自主开发了一个植物三维信息测量系统(基于点云的植物三维信息测量系统V1.0),并获得软件著作权,主要功能包括：植物三维点云数据显示、旋转、缩放；植株茎杆间夹角测量、株高测量、植株任意两点间距离以及在垂直方向的落差测量、植株在垂直方向的投影面积测量等功能。

论文目录

• 致谢
• 前言
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 三维信息获取技术概述
• 1.2.1 计算机视觉简介
• 1.2.2 三维信息获取技术发展状况
• 1.3 三维信息获取关键技术
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 植物三维点云数据采集方法
• 2.1 引言
• 2.2 利用激光扫描仪FastScan获取植物三维点云数据
• 2.2.1 三维激光扫描仪FastScan介绍
• 2.2.2 FastScan植物点云数据采集以及存在的问题
• 2.3 利用3D Scanner、电动旋转台、运动控制器获取植物三维点云数据
• 2.3.1 3D Scanner简介
• 2.3.2 电动旋转台（WN05RA400M）简介
• 第三章 植物三维点云数据处理
• 3.1 引言
• 3.2 噪声点剔除
• 3.3 点云配准技术
• 3.3.1 基于内部特征的配准
• 3.3.2 基于外部附加数据的配准
• 第四章 基于点云的植物三维信息测量系统开发
• 4.1 系统开发环境
• 4.2 体绘制技术
• 4.3 系统结构
• 4.4 系统界面及功能设计
• 4.4.1 系统主界面
• 4.4.2 点云图基本操作模块
• 4.4.3 植株茎杆夹角测量模块
• 4.4.4 植株任意两点距离以及株高测量模块
• 4.4.5 植株占地面积测量模块
• 第五章 视觉化工具函式库VTK开发展望
• 5.1 VTK技术简介
• 5.2 利用VTK显示植物叶片以及三角化面积计算尝试
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 作者简历