【技术实现步骤摘要】
一种三维植物叶片点云的去噪与简化方法、装置及系统
本专利技术属于计算机图形处理与人机交互领域,具体涉及一种三维植物叶片点云的去噪与简化方法。
技术介绍
植物是自然景观的重要组成部分。不同种类的植物具有不同的结构,且结构复杂,自然形态优美,是虚拟现实、计算机游戏、影视动画、园林设计等系统中不可缺少的组成部分。因此,随着图像、3D点云植物原始数据采集技术的出现,如何将早期的基于图形的植物建模方法融合现代的图像以及3D点云建模技术,结合人机交互技术,高效便捷的完成植物建模,对推动植物建模理论发展和实际应用将具有重要的作用。目前三维植物叶片点云的去噪与简化的方法很多,基于K近邻点云去噪与简化的算法去噪与简化的效果十分乐观,但是由于3D点云的数量的庞大,实现去噪与简化的过程中所需要花费的时间代价也是极其高。除此以外,去噪与简化的过程都是在三维空间进行的,对计算存储的需求量也比较大。
技术实现思路
针对上述问题,本专利技术提出一种三维植物叶片点云的去噪与简化方法,首先将植物3D点云叶片模型映射到二维空间中;然后采用基于颜色与距离的2D去噪算法去除离群点和异色点得到二维植物叶片模型;接着采用框图法对二维植物叶片模型进行简化;最后将去噪简化之后的二维植物叶片模型映射到原始3D点云植物叶片模型,得到去噪与简化后的三维植物叶片。实现上述技术目的,达到上述技术效果,本专利技术通过以下技术方案实现:第一方面,本专利技术提供了一种三维植物叶片点云的去噪与简化方法,包括:1)获取带有噪点的植物3D点云叶片模型1;2)对步骤1)中的植物3D点云叶片模型1进行二维映射得到二维植物叶片模型1, ...
【技术保护点】
1.一种三维植物叶片点云的去噪与简化方法,其特征在于,包括:1)获取带有噪点的植物3D点云叶片模型1;2)对步骤1)中的植物3D点云叶片模型1进行二维映射得到二维植物叶片模型1,并且使用基于颜色与距离的2D去噪算法去除离群点和异色点,然后得到二维植物叶片模型2;3)对步骤2)得到的二维植物叶片模型2采用框图法进行简化,得到二维植物叶片模型3;4)将步骤3)得到的二维植物叶片模型3通过点与点之间的对应关系映射到原始植物3D点云叶片模型1,得到去噪与简化后的三维植物叶片。
【技术特征摘要】
1.一种三维植物叶片点云的去噪与简化方法,其特征在于,包括:1)获取带有噪点的植物3D点云叶片模型1;2)对步骤1)中的植物3D点云叶片模型1进行二维映射得到二维植物叶片模型1,并且使用基于颜色与距离的2D去噪算法去除离群点和异色点,然后得到二维植物叶片模型2;3)对步骤2)得到的二维植物叶片模型2采用框图法进行简化,得到二维植物叶片模型3;4)将步骤3)得到的二维植物叶片模型3通过点与点之间的对应关系映射到原始植物3D点云叶片模型1,得到去噪与简化后的三维植物叶片。2.根据权利要求1所述的一种三维植物叶片点云的去噪与简化方法,其特征在于:所述步骤2)具体包括以下子步骤:2.1)通过旋转所述植物3D点云叶片模型1,使植物3D点云叶片模型1平行于X、Y轴,然后将所述植物3D点云叶片模型1中每个点的Z值变成0,完成植物3D点云叶片模型1到二维空间的映射,得到二维植物叶片模型1;2.2)将所述二维植物叶片模型1放入到二维平面直角坐标系中,将二维植物叶片模型1上面的点分别向X轴和Y轴投影,找到投影到X轴和Y轴叶片点数最多的点的位置,该位置为叶片的中心点,并且记录下中心点的X轴和Y轴对应的值,标记出中心点的位置;2.3)设置两个距离阈值α和β,比较叶片上任意X值与中心点X值的距离和叶片上任意Y值与中心点Y值的距离与阈值的大小,即将步骤2.2)中得到的叶片的中心点的X值和Y值设置为初始点,通过阈值来判断,当点与点之间的距离小于阈值时,即为正常叶片上的点,直接保留,当点与点之间的距离大于或者等于阈值时,即为离群点,直接将该点删除;2.4)设置一个颜色阈值,在阈值颜色之内的点为正常叶片上的点,直接保留,在阈值颜色之外的点为异色点,直接删除该点;2.5)重复步骤2.3)-2.4),直到所有的离群点和异色点被删出,这时得到去噪后的二维植物叶片模型2。3.根据权利要求1所述的一种三维植物叶片点云的去噪与简化方法,其特征在于:所述步骤3)具体包括以下子步骤:3.1)采用矩形框图将步骤2)中得到的二维植物叶片模型2的点云框在一个矩形框中,矩形框的长x和宽y根据需要设定;3.2)对步骤3.1)的矩形框进行细分,将矩形框均匀等分成小的矩形框,设置点数阈值,将阈值分为两类,小于阈值的为矩形框中四周边缘的点云,大于阈值的为矩形框中除去四周边缘即为中间部分的点云,对于矩形框中的每一个小的矩形框,四周边缘的点云部分,先不用每个小的矩形框的中心点代替整个小的矩形框;矩形框中除去四周边缘即为中间部分的点云部分,直接采用每个小的矩形框的中心点代替整个小的矩形框,完成初始简化;3.3)将步骤3.2)中的矩形框中四周边缘的点云部分的矩形框进行类似于步骤3.1)的同等分的二次细分,在二次细分后,对于矩形框中的每一个小的矩形框,四周边缘的点云部分,采用每个小的矩形框的最靠近中心点代替整个小的矩形框;矩形框中除去四周边缘即为中间部分的点云部分,直接采用每个小的矩形框的中心点代替整个小的矩形框,最终完成二维植物叶片模型2的简化,得到二维植物叶片模型3。4.根据权利要求1所述的一种三维植物叶片点云的去噪与简化方法,其特征在于:所述步骤1)中的带有噪点的植物3D点云叶片模型1是通过三维扫描仪对原始植物叶片进行360°扫描后得到的。5.一种三...
【专利技术属性】
技术研发人员:曾兰玲,金小刚,秦谦,张玲玲,
申请(专利权)人:江苏名通信息科技有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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