[发明专利]基于球坐标的植物果实点云重建方法

权利要求书

1.一种基于球坐标的植物果实点云重建方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，基于三维果实原始点云数据，将点云直角坐标转为球坐标；

步骤2，对点云数据进行去噪处理；

步骤3，基于扁球体中心轴及长球体中心轴旋转到平行于正投影面时的特征，计算扁球体中心轴的经纬度及长球体中心轴的经纬度；

步骤4，基于扁球体中心轴的经纬度及长球体中心轴的经纬度，采用B样条曲面对果实进行重建。

2.根据权利要求1所述的一种基于球坐标的植物果实点云重建方法，其特征在于，所述步骤1包括：

将获取的点云数据存入单链表中；

计算点云的中心点坐标，将点云中心平移到直角坐标原点后，重新计算点云坐标存入单链表中；

将点云直角坐标转为球坐标值。

3.根据权利要求1所述的一种基于球坐标的植物果实点云重建方法，其特征在于，所述步骤3包括：

计算经点线的中心点及包围圆；

计算经线与圆形的差异程度c；

对于一个果实，设纬度相差180°的两个经点线间最小宽度w_min对应c为c_min,经线间最大宽度w_max对应c为c_max；

当c_minc_max时，该果实为扁球体,w_min对应的纬度为中心轴的纬度φ；

当c_minc_max时，该果实为长球体,w_max对应的纬度为中心轴的纬度φ；

当w_min＝w_max时，中心轴在垂直方向，经点线高度hw_min时，该果实为长球体；

hw_min

时，为扁球体；h＝w_min时为圆球体。

4.根据权利要求3所述的一种基于球坐标的植物果实点云重建方法，其特征在于，所述步骤3还包括：

将经点线宽度最大时对应的两个经点线在该平面绕中心点旋转到经点线宽度最小时的经度确定为长球体中心轴的初始经度θ₀；

将初始经度θ₀设为0°，重新计算纬度b＝φ,φ+180的经度点的经度；

在同一个纬度上，对相邻的5个经度点进行平滑；

计算长球体经点线的包围圆，计算圆形差异程度c，计算每个非空经度点与包围圆的距离d_ab；

分别在b＝φ和b＝φ+180纬度中获取d_abc的经度点，用最小二乘法寻找与直线的水平距离最小的两个拟合直线的平均斜率k；

基于斜率k计算△θ，长球体中心轴的经度θ＝θ₀+△θ。

5.根据权利要求4所述的一种基于球坐标的植物果实点云重建方法，其特征在于，所述步骤3还包括：

将经点线宽度最小时对应的两个经点线在该平面绕中心点旋转到经点线宽度最大时的经度确定为扁球体中心轴的初始经度θ₀；

将初始经度θ₀设为0°，重新计算纬度b＝φ,φ+180的经度点的经度；

在同一个纬度上，对相邻的5个经度点进行平滑；

计算扁球体经点线的包围圆，计算圆形差异程度c，计算每个非空经度点与包围圆的距离d_ab；

分别在b＝φ和b＝φ+180纬度且经度在0°≤a≤45°和135°≤a≤180°范围内，获取d_abc非空经度点，用最小二乘法寻找与直线的垂直距离最小的两个拟合直线旋转90°的平均斜率k；

基于斜率k计算△θ，扁球体中心轴的经度θ＝θ₀+△θ。

6.根据权利要求1所述的一种基于球坐标的植物果实点云重建方法，其特征在于，所述步骤4包括：

对原始点云数据进行点云旋转变换及去噪处理；

根据空点邻域经纬度范围内非空点的坐标填充空点；

采用均值滤波进一步去噪；

采用均匀周期2次B样条曲面进行果实重建；

对B样条曲面的每个小面片的边界进行处理，使B样条曲面封闭。