[发明专利]一种树木枝干模型批量差异化建模方法以及相关设备

说明书

本发明实施例提供了一种树木枝干模型批量差异化建模方法及相关设备，可以快速的实现树木枝干模型批量差异化重建的目的。该方法包括：将树木图片集合排序编号相邻的树木图片进行图像特征点匹配得到平移向量和旋转矩阵；确定树木图像中用于重建点云的图像特征点；根据平移向量以及旋转矩阵确定用图像特征点的目标空间坐标点；确定树木三维点云模型中的每个点到根节点的最短路径长度；基于最短路径长度将每个点进行聚类,得到多个聚类；将多个聚类中每个聚类的重心确定为树木三维点云模型的骨架点；将骨架点进行连接，得到树木骨架线；确定树木骨架线中各级枝段对应的初始字符串表达式；根据初始字符串表达式生成批量差异化的树木枝干模型。

技术领域

本发明涉及虚拟现实领域，尤其涉及一种树木枝干模型批量差异化建模方法以及相关设备。

背景技术

虚拟现实技术是一种用于创建虚拟世界和提供给用户近乎还原现实的虚拟体验的计算机仿真技术，它利用计算机生成一种模拟环境，使用户沉浸到该环境中。虚拟现实技术作为计算机图形学领域的重要研究课题，近些年快速发展，也在各个领域得到广泛应用，如虚拟手术训练、心理治疗、仿真交互、三维游戏、航空航天、军事演练等。树木作为一种非常常见的自然景观元素，其三维模型的构建在虚拟世界的组织和自然场景的模拟中是广泛应用的。

树木建模的方法目前大致有以下几类。

基于图像的树木建模。此类方法以树木的真实图像作为输入，采用各种图形学技术和三维重建的方法构建树木模型。这类方法使用图像中的数据完成树木模型的重建，但基本上是针对单一对象的建模。

基于草图的树木建模。此类方法以用户手绘勾勒二维草图作为输入，以此作为树木枝干形态的参考生成树木模型。草图的绘制对于操作人员有一定要求，如果要求生成的树木真实度较高，需要操作人员有一定基础或者需要经过一定培训，才能保证绘制的草图符合树木枝干的大致形态，对用户产生了较高的门槛。

基于三维扫描的树木建模。此类方法利用三维扫描获取树木各部位的详细参数，根据扫描获取的参数信息进行树木三维重建。基于扫描的方法，对树木重建的还原度相比其他方法是更高的。但一方面也只是针对单一对象的重建。另一方面，这种方法的参数获取过程和计算机重建的过程中，硬件的代价都比较高。

发明内容

本发明实施例提供了一种树木枝干模型批量差异化建模方法及相关设备，可以非常便捷地实现树木枝干模型批量差异化重建的目的。

本发明实施例的第一方面提供了一种树木枝干模型批量差异化建模方法，该方法包括：

通过目标棋盘对目标相机进行标定；

将树木图片集合中的树木图片按照空间变换的顺序进排序，得到所述树木图片集合中每个树木图片的排序编号，所述树木图片集合为通过标定后的所述目标相机进行拍摄得到的；

将所述树木图片集合中排序编号相邻第一树木图片与第二树木图片进行图像特征点匹配，得到每一个状态下的相机坐标系相对于世界坐标系的平移向量和旋转矩阵，所述第一树木图片与所述第二树木图片为不同状态下的所述目标相机拍摄的树木图片；

确定所述树木图像集合的每个树木图像中用于重建点云的图像特征点；

根据所述平移向量以及所述旋转矩阵确定所述用于重建点云的图像特征点在所述世界坐标系中的目标空间坐标点；

将加入所述世界坐标系中的所述目标空间坐标点进行合并，得到树木三维点云模型；

确定所述树木三维点云模型中的每个点到根节点的最短路径长度,所述根节点为所述树木三维点云模型中树木底端生长点；

基于所述最短路径长度将所述树木三维点云模型中的每个点进行聚类,得到多个聚类，所述多个聚类中每个聚类包括至少一个所述树木三维点云模型中的点；