[发明专利]基于点云与数据驱动的树木模型重建方法

权利要求书

1.一种点云与数据驱动的树木模型重建方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1、获取树木点云数据，对其进行预处理，并定义树木模型的分级表示；

步骤S2从所述树木点云数据中提取得到主枝骨架点及其半径，并进行枝叶分离处理；

步骤S3、从所述树木点云数据中提取得到树冠特征点；

步骤S4、对主枝骨架点进行结构化；

步骤S5、对树冠特征点进行结构化并计算得到各个小枝的半径；

步骤S6、根据已经结构化的所有树枝的骨架点和半径，重建得到完整的树木模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，利用三维激光扫描仪、视觉照相工具获取所述树木点云数据，基于点云分析技术保留需要重建的单个和多个树木上的点云，去掉其它对象的点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，树木的形状分为主枝、细枝和树叶，其中，主枝的分级数记为NL，细枝的分级数记为NS，细枝和树叶构成树冠。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中利用移动圆柱体方法从所述树木点云数据中提取得到主枝骨架点及其半径，所述步骤S2进一步包括以下步骤：

步骤S2.1、计算点云各个点p处的局部几何量：法方向主曲率k₁(p)和k₂(p)，其中k₁(p)≤k₂(p)，以及主曲率对应的主方向和

步骤S2.2、基于点云各个点p处的局部几何量来定义一个拟合p点枝干形状的圆柱，利用圆柱体的移动来搜索潜在的枝干，从而提取得到主枝骨架点及其半径；

步骤S2.3、利用提取得到的主枝骨架点，将所述点云数据分为主枝上的点云和树冠上的点云实现枝叶分离。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S2.1进一步包括以下步骤：

步骤S2.1.1、建立整个点云数据的kd树；

步骤S2.1.2、对于点云数据中的每一个点p，利用kd树查找其多个近邻点，假设这些近邻点来自于同一个平面，利用最小二乘方法拟合得到该平面，以该平面的法向量作为点p的法方向

步骤S2.1.3、在点p处建立局部坐标系，并拟合得到一个二次曲面，利用该二次曲面计算得到点p处的主曲率k1(p)和k₂(p)以及主方向和

步骤S2.1.4、定义p点处的曲率圆半径为r(p)1/k₂(p)，曲率圆心为用表示p处树枝的轴向，r(p)表示该点处的树枝半径，b(p)表示该点处的树干轴线的位置，即树枝骨架点。