植物三維模型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種植物三維模型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法，該植物三維模型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法包括：S1：對植物進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并根據(jù)該采集的信息得到該植物的幾何模型；S2：獲取該幾何模型的關(guān)鍵字；S3：建立該關(guān)鍵字與該幾何模型的對應(yīng)關(guān)系并保存，以便建立植物三維模型數(shù)據(jù)庫。本發(fā)明能夠提高植物三維幾何建模的效率。
【專利說明】植物三維模型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計算機(jī)圖形【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種植物三維模型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究和生產(chǎn)方式已經(jīng)向數(shù)字化、可視化、精準(zhǔn)化和智能化轉(zhuǎn)變。在計算機(jī)上以三維可視的方式分析、研究和設(shè)計農(nóng)林植物的三維形態(tài)結(jié)構(gòu)，虛擬再現(xiàn)其生長過程相關(guān)內(nèi)容逐漸受到重視。植物三維幾何建模是數(shù)字植物研究的基礎(chǔ)性工作，而植物形態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，較多細(xì)節(jié)難以刻畫，造成了植物三維幾何建模效率不高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一)要解決的技術(shù)問題
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:如何提高植物三維幾何建模的效率。
[0005](二)技術(shù)方案
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種植物三維模型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法，包括:
[0007]S1:對植物進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并根據(jù)所述采集的信息得到所述植物的幾何模型；
[0008]S2:獲取所述幾何模型的關(guān)鍵字；
[0009]S3:建立所述關(guān)鍵字與所述幾何模型的對應(yīng)關(guān)系并保存，以便建立植物三維模型數(shù)據(jù)庫。
[0010]進(jìn)一步地,步驟SI包括:
[0011]采用三維掃描儀對植物的整體或者器官進(jìn)行三維掃描，并基于所述三維掃描得到的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成所述植物的網(wǎng)格模型。
[0012]進(jìn)一步地,步驟SI包括:
[0013]采用三維數(shù)字化儀對植物的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或者外形特征進(jìn)行三維數(shù)字化，利用所述三維數(shù)字化得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模得到所述植物的三維模型。
[0014]進(jìn)一步地,步驟SI包括:
[0015]采集所述植物的圖像信息，對所述圖像信息進(jìn)行參數(shù)提取，根據(jù)所述提取的參數(shù)進(jìn)行三維建模得到所述植物的三維模型。
[0016]進(jìn)一步地，所述關(guān)鍵字至少包括以下一種:
[0017]所述植物的物種、所述植物的品種、所述植物的生長時期、所述植物的器官名稱、所述植物的器官位置、所述幾何模型的文件名、所述幾何模型的數(shù)據(jù)格式、所述幾何模型的存儲路徑、所述幾何模型的數(shù)據(jù)采集時間、所述幾何模型的數(shù)據(jù)采集地點(diǎn)、所述幾何模型的數(shù)據(jù)采集人、所述幾何模型的獲取儀器。
[0018]進(jìn)一步地，步驟SI之后還包括:
[0019]獲取所述植物的圖像數(shù)據(jù)，建立所述圖像數(shù)據(jù)與所述幾何模型的對應(yīng)關(guān)系。[0020]進(jìn)一步地，步驟SI之后還包括:
[0021]判斷所述幾何模型是否符合預(yù)先設(shè)置的入庫標(biāo)準(zhǔn)，若是，則執(zhí)行步驟S2。
[0022](三)有益效果
[0023]本發(fā)明提供的植物三維模型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法，通過對植物進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，根據(jù)采集的信息得到植物的幾何模型，并建立關(guān)鍵字與該幾何模型的對應(yīng)關(guān)系，為用戶進(jìn)行植物三維幾何建模提供了便利的條件，用戶不再需要通過手動刻畫得到植物的三維模型，只需根據(jù)所需模型的關(guān)鍵字在該植物三維模型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查找，然后在查找得到的結(jié)果內(nèi)選取所需的模型，從而能夠提高植物三維幾何建模的效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種植物三維模型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法的流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0026]圖1是本發(fā)明實(shí)施方式提供的一種植物三維模型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法的流程圖，包括:
[0027]步驟S1:對植物進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并根據(jù)所述采集的信息得到所述植物的幾何模型；
[0028]步驟S2:獲取所述幾何模型的關(guān)鍵字；
[0029]步驟S3:建立所述關(guān)鍵字與所述幾何模型的對應(yīng)關(guān)系并保存，以便建立植物三維模型數(shù)據(jù)庫。
[0030]其中，該植物三維模型數(shù)據(jù)庫中的幾何模型必須由實(shí)測得到的數(shù)據(jù)生成，步驟SI包括:
[0031]采用三維掃描儀對植物的整體或者器官進(jìn)行三維掃描，并基于所述三維掃描得到的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成所述植物的網(wǎng)格模型。
[0032]此外，還可以采用三維數(shù)字化儀對植物的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或者外形特征進(jìn)行三維數(shù)字化，利用所述三維數(shù)字化得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模得到所述植物的三維模型。例如，對植物的葉片的葉脈與邊緣進(jìn)行三維數(shù)字化，并利用三維數(shù)字化得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模得到植物的三維模型。
[0033]對于無法進(jìn)行三維掃描或三維數(shù)字化的植物器官，例如結(jié)構(gòu)復(fù)雜或者形狀較小的植物器官，可以采集所述植物的圖像信息，對所述圖像信息進(jìn)行參數(shù)提取，根據(jù)所述提取的參數(shù)進(jìn)行三維建模得到所述植物的三維模型。
[0034]通過上述方法構(gòu)建的植物三維模型數(shù)據(jù)庫，為用戶進(jìn)行植物三維幾何建模提供了便利的條件，用戶不再需要通過手動刻畫得到植物的三維模型，只需根據(jù)所需模型的關(guān)鍵字在該植物三維模型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查找，然后在查找得到的結(jié)果內(nèi)選取所需的模型，從而能夠提高植物三維幾何建模的效率。
[0035]其中，該植物三維模型數(shù)據(jù)庫中的關(guān)鍵字可以分為必要關(guān)鍵字與次要關(guān)鍵字兩類，必要關(guān)鍵字為該數(shù)據(jù)庫中每個ID必有的信息,次要關(guān)鍵字為每個ID可有可無的信息。該幾何模型的必要關(guān)鍵字包括:物種、品種、數(shù)據(jù)尺度、名稱、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)格式、規(guī)格、模型精度、模型文件路徑、模型文件名、模型對應(yīng)圖片集；次要關(guān)鍵字包括:數(shù)據(jù)采集時間、采集地、采集人/數(shù)據(jù)處理人、生長時期、獲取儀器、器官位置、種植密度、栽培方式與環(huán)境。其中，數(shù)據(jù)尺度主要是指該數(shù)據(jù)庫中包含植物不同尺度的模型，包括:群體、植株、組合器官、器官、局部器官、組織、細(xì)胞；名稱指該模型的植株或器官名稱，包括:植株、葉片、果實(shí)、枝條等；數(shù)據(jù)類型是指該模型的數(shù)據(jù)類型，包括:點(diǎn)云、網(wǎng)格、數(shù)字化；數(shù)據(jù)格式，包括:wrl、3ds、obj、xyz、ply、dxf等；規(guī)格是指該點(diǎn)云或網(wǎng)格或數(shù)字化模型中點(diǎn)或面元的數(shù)量；模型精度是指該結(jié)合模型的復(fù)雜度，例如，可將幾何模型分為五種:1-初始模型、2-簡單處理、3-基本實(shí)用、4-較高精度、5-商用模型。例如，對于葡萄三維模型數(shù)據(jù)庫，某一幾何模型的必要關(guān)鍵字信息為:物種為“葡萄”、品種為“無核白”、數(shù)據(jù)尺度為“器官”、名稱為“葉片”、數(shù)據(jù)類型為“點(diǎn)云”、數(shù)據(jù)格式為“xyz”、規(guī)格為“55325”、模型精度為“1-初始模型”、模型文件路徑為 “F: \Plant3Ddb\Grape\004wuhebai\model”，模型文件名為 “ leaf_02”，模型對應(yīng)圖片集為“F:\Plant3Ddb\Grape\004wuhebai\image”，次要關(guān)鍵字信息為:采集時間為“2013年9月5日”，采集地點(diǎn)為“新疆吐魯番”、采集人/數(shù)據(jù)處理人為“張三”、生長日期為“成熟期”、獲取儀器為“Artec3D”、器官位置為“中部葉”、種植密度為“常規(guī)密度”、栽培方式與環(huán)境為“支架”。
[0036]優(yōu)選地，所述關(guān)鍵字至少包括以下一種:
[0037]所述植物的物種、所述植物的品種、所述植物的生長時期、所述植物的器官名稱、所述植物的器官位置、所述幾何模型的文件名、所述幾何模型的數(shù)據(jù)格式、所述幾何模型的存儲路徑、所述幾何模型的數(shù)據(jù)采集時間、所述幾何模型的數(shù)據(jù)采集地點(diǎn)、所述幾何模型的數(shù)據(jù)采集人、所述幾何模型的獲取儀器。
[0038]優(yōu)選地，步驟SI之后還包括:獲取所述植物的圖像數(shù)據(jù)，建立所述圖像數(shù)據(jù)與所述幾何模型的對應(yīng)關(guān)系。例如，對植株或器官進(jìn)行圖像拍攝，從而獲取植株的原位圖片、紋理圖片或者田間錄像數(shù)據(jù)，然后建立該圖像數(shù)據(jù)與幾何模型的對應(yīng)關(guān)系，從而可以使得用戶在查看植物的幾何模型的同時，能夠查看到植物的真實(shí)圖片信息。此外，還可以采集植物的比例尺數(shù)據(jù)，例如植物的直徑、長度等信息。
[0039]優(yōu)選地，步驟SI之后還包括:判斷所述幾何模型是否符合預(yù)先設(shè)置的入庫標(biāo)準(zhǔn)，若是，則執(zhí)行步驟S2。該植物三維模型數(shù)據(jù)庫需預(yù)先設(shè)置規(guī)范的入庫標(biāo)準(zhǔn)，為了提高該數(shù)據(jù)庫的質(zhì)量，避免在數(shù)據(jù)庫建成后期出現(xiàn)數(shù)據(jù)龐大冗余的情況，每個幾何模型在入庫時需經(jīng)嚴(yán)格監(jiān)測，在滿足數(shù)據(jù)庫入庫標(biāo)準(zhǔn)后方可入庫，例如，可以根據(jù)該幾何模型的數(shù)據(jù)大小進(jìn)行判斷，若該幾何模型的數(shù)據(jù)大小在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)，則符合入庫標(biāo)注，可以入庫，若不在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)，則不符合入庫標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行舍棄。
[0040]該植物三維模型數(shù)據(jù)庫具有數(shù)據(jù)庫完整性評價標(biāo)準(zhǔn)，其在不同尺度上均有完整性評價，包括:物種尺度、品種尺度、器官尺度、模型精度尺度等。該植物三維模型數(shù)據(jù)庫中的模型資源，可基于WEB進(jìn)行遠(yuǎn)程瀏覽訪問，并基于3D插件進(jìn)行可視化交互瀏覽，例如，可以基于cortvrml插件進(jìn)行可視化瀏覽。
[0041]本發(fā)明實(shí)施方式提供的植物三維模型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法，通過對植物進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，根據(jù)采集的信息得到植物的幾何模型，并建立關(guān)鍵字與該幾何模型的對應(yīng)關(guān)系，從而將該數(shù)據(jù)庫中的幾何模型按照詳細(xì)的植物品種信息及相關(guān)農(nóng)業(yè)屬性分類，為植物三維幾何建模提供了便利的條件，從而能夠提高植物三維幾何建模的效率，此外，該植物三維模型數(shù)據(jù)庫中的各幾何模型可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問并可視化，相關(guān)農(nóng)業(yè)研究人員可通過調(diào)用該數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相關(guān)植物的研究與開發(fā)，從而大幅度提高研究人員的工作效率。
[0042]以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【權(quán)利要求】
1.ー種植物三維模型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法，其特征在于，包括： Si:對植物進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并根據(jù)所述采集的信息得到所述植物的幾何模型； s2:獲取所述幾何模型的關(guān)鍵字； s3:建立所述關(guān)鍵字與所述幾何模型的對應(yīng)關(guān)系并保存，以便建立植物三維模型數(shù)據(jù)庫。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植物三維模型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法，其特征在于，步驟SI包括： 采用三維掃描儀對植物的整體或者器官進(jìn)行三維掃描，并基于所述三維掃描得到的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成所述植物的網(wǎng)格模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植物三維模型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法，其特征在干，步驟SI包括： 采用三維數(shù)字化儀對植物的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或者外形特征進(jìn)行三維數(shù)字化，利用所述三維數(shù)字化得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模得到所述植物的三維模型。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植物三維模型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法，其特征在于，步驟SI包括： 采集所述植物的圖像信息，對所述圖像信息進(jìn)行參數(shù)提取，根據(jù)所述提取的參數(shù)進(jìn)行三維建模得到所述植物的三維模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植物三維模型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法，其特征在于，所述關(guān)鍵字至少包括以下ー種： 所述植物的物種、所述植物的品種、所述植物的生長時期、所述植物的器官名稱、所述植物的器官位置、所述幾何模型的文件名、所述幾何模型的數(shù)據(jù)格式、所述幾何模型的存儲路徑、所述幾何模型的數(shù)據(jù)采集時間、所述幾何模型的數(shù)據(jù)采集地點(diǎn)、所述幾何模型的數(shù)據(jù)采集人、所述幾何模型的獲取儀器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植物三維模型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法，其特征在于，步驟SI之后還包括： 獲取所述植物的圖像數(shù)據(jù)，建立所述圖像數(shù)據(jù)與所述幾何模型的對應(yīng)關(guān)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的植物三維模型數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建方法，其特征在于，步驟SI之后還包括： 判斷所述幾何模型是否符合預(yù)先設(shè)置的入庫標(biāo)準(zhǔn)，若是，則執(zhí)行步驟S2。
【文檔編號】G06T17/00GK103530411SQ201310513982
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】溫維亮, 郭新宇, 陸聲鏈, 肖伯祥, 杜建軍, 王傳宇, 吳升 申請人:北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心