基于三维点云数据的花瓣形态及生长过程模拟

TP391.9; 目前对于虚拟植物的研究多是通过图形建模来模拟植物的生长变化,计算复杂且操作不灵活.随着三维扫描和点云重建技术的发展,为复杂植物形态可视化提供了新的手段.论文基于三维扫描的植物点云数据模型,研究了植物花瓣的形变和生长过程模拟.利用三维扫描仪获取植物花瓣的生长序列,采用MATLAB根据实测点云数据拟合植物生长函数曲线,最后将传统花卉生长模拟与点云模型的自由变形相融合,提出了依据实测点云数据通过点云模型变形算法模拟花卉植物动态生长的方法.该方法不仅能够保留花卉植物复杂的形态特征,而且使形变控制简单,模拟的花瓣形态及生长真实自然.此外,该方法还与基于物理的模拟方法进行比较,并利用拟合...

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Published in农业工程学报 Vol. 35; no. 15; pp. 155 - 164
Main Authors 淮永建, 杨丹琦, 蔡东娜
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 北京林业大学信息学院,北京,100083 01.08.2019
Subjects
变形
models
data fitting
三维
virtual plant
plant deformation simulation
模型
point cloud
虚拟植物
点云
deformation
数据拟合
植物形变模拟
Three dimensional
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ISSN1002-6819
DOI10.11975/j.issn.1002-6819.2019.15.020

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Summary:TP391.9; 目前对于虚拟植物的研究多是通过图形建模来模拟植物的生长变化,计算复杂且操作不灵活.随着三维扫描和点云重建技术的发展,为复杂植物形态可视化提供了新的手段.论文基于三维扫描的植物点云数据模型,研究了植物花瓣的形变和生长过程模拟.利用三维扫描仪获取植物花瓣的生长序列,采用MATLAB根据实测点云数据拟合植物生长函数曲线,最后将传统花卉生长模拟与点云模型的自由变形相融合,提出了依据实测点云数据通过点云模型变形算法模拟花卉植物动态生长的方法.该方法不仅能够保留花卉植物复杂的形态特征,而且使形变控制简单,模拟的花瓣形态及生长真实自然.此外,该方法还与基于物理的模拟方法进行比较,并利用拟合回归分析、实测花瓣数据与重建数据间误差对该方法的准确性进行了分析.结果显示花瓣生长期内决定系数达0.75以上及平均误差控制在2 mm以内,研究结果为花卉植物的生长形变模拟提供了参考.
ISSN:1002-6819
DOI:10.11975/j.issn.1002-6819.2019.15.020