[发明专利]一种树木多态性三维建模方法及系统

说明书

本发明涉及一种树木多态性三维建模方法及系统，涉及树木多态性三维建模技术领域，方法包括：获取目标树木的基础性参数；根据目标树木的树高和胸径构建目标树木的主干模型；以目标树木的顶点、四个方向的枝下高和最大冠幅处高度作为基础型值点，采用B样条插值算法在主干模型上构建目标树木的第一冠形曲线；在第一冠形曲线的约束下，利用分枝三维模型分别在主干模型的东西南北四个方向的枝下高位置处构建分枝，利用分枝三维模型分别在主干模型的基础型值点位置处构建分枝。本发明以基础型值点采用B样条插值算法构建目标树木的第一冠形曲线，并基于第一冠形曲线得到自然整枝模拟模型和偏冠模拟模型，实现了树木自然整枝和偏冠多态性的模拟。

技术领域

本发明涉及树木多态性三维建模技术领域，特别是涉及一种基于B样条插值的树木多态性三维建模方法及系统。

背景技术

树木的形态结构主要由各自基因决定，呈现同一树种有相似形态结构规律的特点。而环境会直接对树木的生长造成影响，导致树木形态结构在该树种特点的基础上，呈现多样性，树木多态性的表现形式有很多，包括：自然整枝、偏冠、冠形差异、断梢、主干弯曲等，通过调查数据，对这些形式进行三维可视化模拟，可以进一步提高树木三维模型对树木形态结构的模拟。其中自然整枝的发生是由树木分枝枯死造成，是枝下高变化的表现结果；偏冠以及冠形差异是树冠形态在该树种一般形态规律的基础上，由于周围空间的竞争挤压，造成树冠形态呈现向一侧偏移或者出现不规则凹凸的结果。因此，对树木的自然整枝和偏冠这一多态性形式进行模拟是树木三维建模的难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种树木多态性三维建模方法及系统。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种树木多态性三维建模方法，包括：

获取目标树木的基础性参数；所述基础性参数包括树高、胸径、东西南北四个方向的冠幅、东西南北四个方向的枝下高和东西南北四个方向的最大冠幅处高度；

根据所述目标树木的树高和胸径构建所述目标树木的主干模型；

以所述目标树木的顶点、东西南北四个方向的枝下高和东西南北四个方向的最大冠幅处高度作为基础型值点，采用B样条插值算法在所述主干模型上构建所述目标树木的第一冠形曲线；

在所述第一冠形曲线的约束下，利用分枝三维模型分别在所述主干模型的所述东西南北四个方向的枝下高位置处构建第一分枝，得到所述目标树木的自然整枝模拟模型；

在所述第一冠形曲线的约束下，利用所述分枝三维模型分别在所述主干模型的所述基础型值点位置处构建第二分枝，得到所述目标树木的偏冠模拟模型。

可选地，在所述根据所述目标树木的树高和胸径构建所述目标树木的主干模型之后，还包括：

获取所述目标树木的若干个树冠形态突变点；所述树冠形态突变点表征所述目标树木在环境影响下出现的不规则凹凸点；

以所述目标树木的所述树冠形态突变点和所述基础型值点作为具体形态特征点，采用B样条插值算法在所述主干模型上构建所述目标树木的第二冠形曲线；

在所述第二冠形曲线的约束下，利用所述分枝三维模型分别在所述主干模型的所述具体形态特征点位置处构建第三分枝，得到所述目标树木的冠形差异模拟模型。

可选地，所述获取所述目标树木的基础性参数，具体包括：

获取所述目标树木的第一树高、第一胸径、东西南北四个方向的第一冠幅和第一相对位置坐标；所述第一相对位置坐标为所述目标树木相对于参考点的相对位置坐标；所述参考点为距离所述目标树木预设距离的空旷处一点；

获取每一参考树木的第二树高、第二胸径、与所述目标树木相邻方向的第二冠幅和第二相对位置坐标；所述参考树木为位于所述目标树木参考方向的若干个相邻树木；所述参考方向为东西南北四个方向；