[发明专利]一种植物掌状叶片多尺度建模方法

权利要求书

1.一种植物掌状叶片多尺度建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取掌状叶片的多级叶片特征，该叶片特征包括：叶缘、褶皱、从叶基延伸至叶尖的一级叶脉、从一级叶脉延伸至叶缘的二级叶脉或者从二级叶脉发出的三级叶脉；

从该掌状叶片的点云几何模型中提取所述多级叶片特征的结构化特征点，以获取该掌状叶片的叶缘特征线、褶皱特征线、一级叶脉特征线、二级叶脉特征线或者三级叶脉特征线；

离散上述叶缘特征线、褶皱特征线、一级叶脉特征线、二级叶脉特征线或者三级叶脉特征线；并以所述叶缘特征线为边界构建该掌状叶片的参数化曲面；

根据不同采样参数在所述参数化曲面上获取不同网格尺度的结构特征线采样点集以及参数化曲面采样点集；

按照所述多级叶片特征的拓扑关系，分别连接将每种尺寸对应的结构特征线采样点以及参数化曲面采样点以形成约束线；在上述约束线的基础上获取所述掌状叶片的网格模型。

2.根据权利要求1所述的植物掌状叶片多尺度建模方法，其特征在于，采用插值B样条曲线拟合方法获取该掌状叶片的叶缘特征线、褶皱特征线、一级叶脉特征线、二级叶脉特征线或者三级叶脉特征线。

3.根据权利要求2所述的植物掌状叶片多尺度建模方法，其特征在于，所述一级叶脉特征线、所述二级叶脉特征线和所述三级叶脉特征线包括起点，且所述二级叶脉特征线的起点位于所述一级叶脉特征线上，所述三级叶脉特征线的起点位于所述二级叶脉特征线上。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的植物掌状叶片多尺度建模方法，其特征在于，采用非均匀有理B样条曲线NURBS方法构建该掌状叶片的参数化曲面。

5.根据权利要求1所述的植物掌状叶片多尺度建模方法，其特征在于，获取不同网格尺度的结构特征线采样点集的步骤中，包括：

所述采样参数包括单元尺度l、松弛因子β和忽略因子α；

对结构特征线进行等弧长曲线采样；若曲线弧长小于α×l，该曲线不进行采样。

6.根据权利要求5所述的植物掌状叶片多尺度建模方法，其特征在于，获取不同网格尺度的结构特征线采样点集以及参数化曲面采样点集的步骤中，还包括：

当不同曲线之间的采样点距离较近时，采用松弛因子调节上述采样点的关系；按照低级叶片特征到高级叶片特征的顺序进行松弛，且被松弛过的采样点设置为固定点；其中低级叶片特征到高级叶片特征分别为叶缘、褶皱、一级叶脉、二级叶脉或者三级叶脉；

所述松弛因子β包括第一松弛因子β₁和第二松弛因子β₂；当测试采样点与固定点之间距离小于β₁×l时，则直接删除该测试采样点；

当测试采样点与固定点之间距离大于β₁×l且小于β₂×l时，则直接删除该测试采样点，并在(β₁+β₂)/2×l处插入一个新点；

当测试采样点与固定点之间距离大于β₂×l时，该测试采样点无需要松弛。

7.根据权利要求6所述的植物掌状叶片多尺度建模方法，其特征在于，获取不同网格尺度的结构特征线采样点集以及参数化曲面采样点集的步骤中，采用波前法在所述参数化曲面上采样获取参数化曲面采样点集。

8.根据权利要求7所述的植物掌状叶片多尺度建模方法，其特征在于，通过以下步骤对所述获取的参数化曲面采样点集进行校正，包括：

将采用波前法获取的参数化曲面采样点与点云几何模型设置在同一坐标系下；

当波前法获取一个新的参数化曲面采样点时，在点云数据中寻找一个最近的点来替代该参数化曲面采样点，以使所有参数化曲面采样点位于点云几何模型上。

9.根据权利要求5～8任意一项所述的植物掌状叶片多尺度建模方法，其特征在于，采用带约束的Delaunay三角剖分方法获取所述掌状叶片的网格模型。

10.一种植物掌状叶片多尺度建模装置，其特征在于，包括：

叶片特征获取模块，用于获取掌状叶片的多级叶片特征，该叶片特征包括：叶缘、褶皱、从叶基延伸至叶尖的一级叶脉、从一级叶脉延伸至叶缘的二级叶脉或者从二级叶脉发出的三级叶脉；

特征线获取模块，用于从该掌状叶片的点云几何模型中提取所述多级叶片特征的结构化特征点，以获取该掌状叶片的叶缘特征线、褶皱特征线、一级叶脉特征线、二级叶脉特征线或者三级叶脉特征线；

参数化曲面获取模块，用于离散上述叶缘特征线、褶皱特征线、一级叶脉特征线、二级叶脉特征线或者三级叶脉特征线；并以所述叶缘特征线为边界构建该掌状叶片的参数化曲面；

采样点集获取模块，用于根据不同采样参数在所述参数化曲面上获取不同网格尺度的结构特征线采样点集以及参数化曲面采样点集；

多尺度网格模型获取模块，用于按照所述多级叶片特征的拓扑关系，分别连接将每种尺寸对应的结构特征线采样点以及参数化曲面采样点以形成约束线；在上述约束线的基础上获取所述掌状叶片的网格模型。