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基于体素的植物三维重建与构型模拟

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毕业论文范文题目：基于体素的植物三维重建与构型模拟，论文范文关键词：基于体素的植物三维重建与构型模拟
基于体素的植物三维重建与构型模拟毕业论文范文介绍开始：
【论文摘要】：本研究属于虚拟植物的研究范畴,作为国家自然科学基金项目(60971115)“土壤压实对作物地下组织构型作用建模与动态仿真”的一部分,为了提取植物构形和生长参数,建立数学模型,对植物随环境变化情况进行三维可视化模拟,探讨针对典型植物枝条和地下变态根茎类植物的三维重建和可视化模拟。虚拟植物的研究正逐步成为国内外农业研究的重点和热点,对其构建模拟的关键和难点在于如何提取植物的几何构型信息和动态发育信息,建立相应的数学模型,并用计算机生成能表现植物动态生长的真实感图形,以及能反映植物随环境变化的可视化三维模拟模型。随着三维重建技术的发展,以及可视化数据获取技术的提高,使得植物三维重建获取构型信息更易实现,可为建立植物动态生长（此处忽略..）过程可视化模拟模型提供基础。目前,三维重建技术已越来越多地应用于植物生长模拟和三维建模。通过融合植物生理生态的生长信息,三维重建已成为探索植物空间结构规律以及建立植物功能-构型模拟模型的有效技术。获取植物空间构型参数的方法有多种,其中三维重建因其具有获取精度高、可全自动完成、获取的三维数据可直接导入仿真软件进行处理重建曲面模型等优点。可高效准确获取本研究中的植物构型参数。植物形态的三维重建能够精确地再现植物的形态结构,分析与植物形态结构有关的定性、定量特征及生理生态过程,在模拟植物研究中具有广阔前景。但迄今为止,一般的研究只是针对植物构型应用立体视觉系统或三维数字化仪进行三维重建和模拟。由于立体视（略..）觉系统重建时立体匹配需要交互才能确保正确,特别是对具有分形特征和颜色特征单一的植物进行立体匹配较困难,而利用三维可视化仪进行重建成本很大。为此,采用基于体素的三维重建方法,可弥补缺陷并较好地重建植物场景模型。本研究中对植物地上部分采用基于体素的三维重建方法建立了典型植物枝条的可视化模拟系统。提出了记录植物空间构型的基于体素三维重建系统；获得了三维重建植物点云数据；通过对点云数据进行滤波、分类等抽取植物构型参数信息,基于OpenAlea建立植物模拟模型,实现其模拟过程,并以重建阴香枝条为例验证方法的有效性。对地下变态根的模拟研究至今还鲜见报道。为此,本研究以肉质直根和块根为模拟对象,采用体着色三维重（略..）建的方法获取变态根的点云,设计并实现对变态根点云预处理,进而对预处理的点云进行曲面重建,从重建后的曲面模型中提取变态根构型参数,再对重建后的曲面模型进行可视化模拟。结论：本研究构建的基于体素颜色赋值法的三维重建植物构型和静态可视化模拟系统,实现了基于体素的三维重建系统,用于重建植物空间点云数据,排除了重建中的立体匹配问题；针对其点云的构成,提出了用于植物地上部分构型参数提取的点云分类处理算法,该算法能够有效抽取植物的拓扑和几何信息,用OpenAlea实现其可视化模拟。实验结果表明,系统能够不需要交互便可自动完成植物点云重建,点云分类识别算法可准确抽取植物拓扑和几何结构信息,用抽取的植物构型信息可视（文章此处忽略..）化模拟的结果与原植物拓扑和几何相似。以肉质直根和块根为模拟对象,基于体着色三维重建的方法获取变态根的点云,设计并实现变态根点云预处理,对预处理的点云进行曲面重建,从重建后的曲面模型中提取变态根体积构型参数,最后对重建后的曲面模型进行可视化模拟,从点云预处理到可视化模拟整个通道,可对地下变态根进行可视化模拟和体积构型参数在小于10%的误差内提取；在构型上地下变态根表面有芽眼等细节还不能正确的重建和可视化,在可视化上对于重建得到曲面还不能对实际纹理进行处理,提取的体积误差较大有待改进；本文提出并实现的从点云预处理到可视化模拟整个通道,为研究植物变态根构型提供了一种新方法。

以上为本篇毕业论文范文基于体素的植物三维重建与构型模拟的介绍部分。

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