[发明专利]一种顾及LiDAR点云数据分布差异的植被三维实景建模方法

摘要

该发明公开了一种顾及LiDAR数据分布差异的植被三维模型重建方法，属于计算机三维建模领域，顾及到植被LiDAR点云数据的分布差异从而采用不同方法对植被进行三维重建。本发明针对现有基于LiDAR数据的植被三维模型重建方法的不足之处，找到一种顾及植被主干与分枝点云密度的分布差异，从而对植被的主干与分枝分别采用了基于凸包算法与基于最小二乘法的不同方法进行分别建模，并将叶片模型贴于枝干相应位置处，最终获得了能够反映植被真实结构参数的三维模型。采用此方法不仅可以构建出更加接近于植被面细节特征的真实形态，还能够降低主干与枝干的拓扑关系，从而提高三角网构建效率，提高点云数据处理效率。

主权项

一种顾及LiDAR数据分布差异的植被三维模型重建方法，其主要技术过程如下：步骤1：对植被进行多角度激光扫描并在扫描过程中获取各数据点的R、G、B光谱信息；步骤2：对步骤1获得的植被激光扫描点云数据进行预处理；步骤2.1：将三维空间中包围整个点云数据的最小立方体均匀划分为具有相同大小的八个子立方体，称为体元；对每个体元逐一进行判别，如果当前体元满足给定的属性，则该体元构成一个节点，并对应一个点云数据块，否则将该体元继续均匀划分成八个更小的体元；通过这种循环递进的方式对包含植被点云数据的三维空间进行划分，使每个节点都满足相同的属性或者达到预先设定的分辨率阈值为止，最终生成一个具有根节点的多层次方向树；步骤2.2：对方向树中各节点的地址信息和体元大小信息采用Morton码进行编码；步骤2.3：对点云数据进行去噪处理；步骤3：将预处理后的点云数据按植被的结构划分为主干点云数据、分枝点云数据、叶片点云数据；步骤3.1：提取植被点云数据中R、G、B各波段的信息；步骤3.2：为R、G、B三个波段分别根据实际情况设定阈值，在每一波段上对枝干与叶片进行划分；步骤3.3：对R、G、B三个波段的划分结果进行加权平均，根据平均后的值对该数据点进行划分；步骤3.4：将枝干中的点云数根据单位小平面密度均值差异设定经验阈值划分为主干点云数据和分枝点云数据；步骤4：对步骤3得到的各角度点云数据进行配准；步骤5：植被主干点云数据采用凸包算法进行三维重建；步骤6：植被枝干点云数据采用最小二乘法进行枝干骨架提取，再进行三维重建；步骤7：植被叶片点云数据采用Delaunay三角网格化进行三维模型重建；步骤8：将植被主干三维模型、枝干三维模型和叶片三维模型进行拼合得到完整的植被三维模型。