[发明专利]一种基于自适应分形算法的树木形态模拟方法

权利要求书

1.一种基于自适应分形算法的树木形态模拟方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：

（1）获取树木形态图像tImage；

（2）建立树木形态模型tModel，；

（3）计算一级分枝枝长Ln；

（4）构建IFS分形矩阵Wn；

（5）实现三维树木分形

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，获取树木形态图像tImage，获取树木形态图像的目的是为了以树木形态图像为基础来匹配树木形态模型。获取树木形态图像的方法，采用地面三维激光扫描、单张摄影照片的逆投影变化、立体像对等三种方法获得树木形态图像;所述三维激光扫描方法，即树木图像来自于FARO LS120地面激光扫描系统的点阵数据，由三维点阵处理平台Geomagic12以平行投影方式显示正视图像，通过点坐标记录树高Z值和树根Z值来计算树高；然后拉框选择树木对像，并保存树木二维正视图tImage。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，建立树木形态模型tModel，即以公式（1）为树木形态模型，编制树木形态图像与树木形态模型曲线的匹配算法，将树木的外形用模型曲线来刻画，其树木的上下冠形分别对应于两个幂函数方程，模型曲线的匹配采用目视匹配的方法，即首先输入树高数值，然后由鼠标选择图像中的树高位置、树根位置、冠高位置、枝下高位置，最后通过调整上冠幅指数、下冠形指数两个参数，使模型曲线适合于树木图像的冠形，此时在模型表示栏得到两个幂函数方程，即描述树木上下冠幅形态的模型;

y=H-a1xb1]]>

y=Hb+a2xb2---(1).]]>

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，所述计算一级分枝长度Ln，树木一级分枝的长度与其父枝即树木主干长度的比值是构成IFS分形参数的重要依据，每个一级分枝长度在不同的生长阶段都受到所在生长阶段冠形的限制，以下给出适应于一级分枝着枝点位置即枝下距和分枝仰角的分枝长度计算方法，单轴分枝的一级分枝方程用线性模型表示即认为是直枝，弯枝可用非线性曲线表示;直枝表示为y=ax+b，b为分枝枝下距，a=tg(r）,r为分枝仰角，树木冠形曲线上部冠形为y=H-a₁x^b₁,下部冠形为y=Hb+a₂x^b₂，求解一级分枝与冠形曲线的交点，方法采用割线迭代法，其交点与着枝点位置的距离即为一级分枝的枝长。