[发明专利]基于点云数据的单树三维建模与形态参数提取的方法

摘要

本发明涉及一种基于点云数据的单树三维建模与形态参数提取的方法。该方法，利用三维扫描仪或其它实景测量方式获得高密度的活立木三维表面点云数据，利用K近邻图计算各点到根节点的最短距离，按距离对数据分层聚类，各聚类层次的中心作为枝干系统的骨架点，同时提取骨架点对应半径；连接骨架点建立枝条的拓扑结构并对枝条进行分级；利用广义圆柱体对枝条三维几何重建；在枝干系统上添加叶子模型，形成逼真的三维单树模型；同时从点云中提取立木的树高、胸径和冠幅。本发明能够快速、半自动化的提取出树木重要几何参数及拓扑信息，形成高逼真度的单树几何模型，且本发明方法在农林业调查、生态研究、园林规划等领域具有广阔的应用前景和价值。

主权项

一种基于点云数据的单树三维建模与形态参数提取的方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤A：采用地面激光扫描仪获得单棵活立木的点云数据并预处理，构建Kd‑tree树数据结构进行数据的存储和管理；步骤B：确定点云中主干的根节点，建立点云K近邻图，计算各点到根节点的最短距离，按距离将数据分层聚类，计算各聚类层次的中心，从而得到枝干的骨架点；步骤C：建立枝干骨架点的拓扑结构，对枝干进行分级组织，估算枝干在骨架点位置的半径，使用广义圆柱体对枝干进行三维几何重建形成枝干系统；步骤D：建立叶三维模型，采用交互式方式在枝干系统上添加叶模型，形成逼真的三维模型；步骤E：从点云数据中直接提取树高、胸径和冠幅的树木形态结构参数。