植物叶片三维建模方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种植物叶片三维建模方法及装置，该方法包括：根据目标叶脉的品种和叶脉信息，从叶片模板库对应品种的多个叶片模板中选出相似度最高的作为当前目标叶脉选定叶片模板；根据目标叶脉与已选定叶片模板叶脉的空间位置关系，对选定叶片模板进行变换，使选定叶片模板的叶脉与目标叶脉对齐；建立两个叶脉之间的控制点对应关系，根据两个叶脉之间的控制点对应关系，对选定叶片模板进行变形，得到目标叶脉的叶片模型。该方法由于叶片模板库中涵盖了多个品种多个叶片模板，从而只需获取待建模叶片的叶脉信息，便可实现叶片建模，模型重建质量不依赖于数据质量，从而普适性较高，基于已有的叶片模板，从而可反应品种间叶缘、褶皱等细节特征差异。褶皱等细节特征差异。褶皱等细节特征差异。

【技术实现步骤摘要】
植物叶片三维建模方法及装置


[0001]本专利技术涉及植物表型分析领域，尤其涉及一种植物叶片三维建模方法及装置。

技术介绍

[0002]因品种、栽培管理措施等因素，植物具有显著的形态结构差异。如何以数字化、可视化的方式对这种差异进行定量化表征，是植物表型组学和功能结构模型领域的难点问题。当前，植物叶片的三维建模方法主要包括基于数学建模的方法、基于三维数字化的方法、基于三维点云重建的方法、叶脉驱动的叶片建模方法等。
[0003]基于三维点云重建的方法，通过三维扫描或多视角重建技术，得到植物叶片的三维点云，并通过点云处理和网格重建技术，实现叶片的三维重建。这种方法所重建叶片真实感高，但取决于数据质量(如点云缺失等问题)，对重建算法要求也较高，普适性不好。
[0004]目前的方法为以叶脉驱动的形式，主要以叶脉为骨架，辅助数学建模方法，实现植物叶片的三维重建。但这种方法也难以反应品种间的叶缘、褶皱等细节特征差异。重建真实感不高、无法体现品种间的细节差异，重建质量依赖于数据质量，从而算法普适性不高。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种植物叶片三维建模方法及装置。
[0006]本专利技术提供一种植物叶片三维建模方法，包括：根据目标叶脉的品种和叶脉信息，从叶片模板库对应品种的多个叶片模板中选出相似度最高的作为当前目标叶脉选定的叶片模板；根据目标叶脉与选定的叶片模板叶脉的空间位置关系，对所述选定的叶片模板进行变换，使所述选定的叶片模板的叶脉与目标叶脉对齐；建立两个叶脉之间的控制点对应关系，根据两个叶脉之间的控制点对应关系，对变换后的叶片模板进行变形，得到目标叶脉的叶片模型。
[0007]根据本专利技术一个实施例的植物叶片三维建模方法，所述根据目标叶脉与选定的叶片模板叶脉的空间位置关系，对所述选定的叶片模板进行变换，使所述选定的叶片模板的叶脉与目标叶脉对齐，包括：根据目标叶脉的方位角，通过旋转变换将选定的叶片模板进行旋转；根据目标叶脉的叶长，对选定的叶片模板进行等比例缩放；根据目标叶脉的生长点位置，对选定的叶片模板进行平移。
[0008]根据本专利技术一个实施例的植物叶片三维建模方法，所述建立两个叶脉之间的控制点对应关系，包括：根据选定的叶片模板的叶脉点，对目标叶脉曲线进行重采样，使目标叶脉与选定的叶片模板中叶脉顶点个数相同且位置关系对应；根据目标叶脉和选定的叶片模板叶脉的各顶点序号，建立两个叶脉之间的控制点对应关系。
[0009]根据本专利技术一个实施例的植物叶片三维建模方法，所述根据两个叶脉之间的控制点对应关系，对变换后的叶片模板进行变形，得到目标叶脉的叶片模型，包括：以目标叶脉为基准，对变换后的叶片模板进行变形，使得预设的能量函数值最小；其中，所述能量函数表示所有对应边变形前后长度之差的加权平方和。
[0010]根据本专利技术一个实施例的植物叶片三维建模方法，所述叶片模板库中，每个叶片模板与叶脉垂直的每一行包含的点数相同，每行中间的点为叶片网格的叶脉点。
[0011]根据本专利技术一个实施例的植物叶片三维建模方法，所述根据目标叶脉的品种和叶脉信息，从叶片模板库对应品种的多个叶片模板中选出相似度最高的作为当前目标叶脉选定的叶片模板之前，还包括：对于多个品种且每个品种的多个不同叶片，分别获取叶片三维网格模型；根据所述叶片三维网格模型，提取叶形参数；根据所述叶形参数对每个叶片模板进行标准化处理，得到包括多个品种且每个品种的多个不同叶片的叶片模板库。
[0012]根据本专利技术一个实施例的植物叶片三维建模方法，所述根据所述叶形参数对每个叶片模板进行标准化处理，包括：根据叶方位角，将叶片主方向旋转至相同坐标轴方向，以及将叶片网格模型在三个坐标轴方向上进行等比例缩放。
[0013]本专利技术还提供一种植物叶片三维建模装置，包括：选取模块，用于根据目标叶脉的品种和叶脉信息，从叶片模板库对应品种的多个叶片模板中选出相似度最高的作为当前目标叶脉选定的叶片模板；处理模块，用于根据目标叶脉与选定的叶片模板叶脉的空间位置关系，对所述选定的叶片模板进行变换，使所述选定的叶片模板的叶脉与目标叶脉对齐；转换模块，用于建立两个叶脉之间的控制点对应关系，根据两个叶脉之间的控制点对应关系，对变换后的叶片模板进行变形，得到目标叶脉的叶片模型。
[0014]本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述植物叶片三维建模方法的步骤。
[0015]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述植物叶片三维建模方法的步骤。
[0016]本专利技术提供的植物叶片三维建模方法及装置，由于叶片模板库中涵盖了多个品种的多个叶片模板，从而只需获取待建模叶片的叶脉信息，便可实现叶片的建模，模型重建质量不依赖于数据质量，从而普适性较高，对长窄形的植物叶片，在有目标叶片叶脉信息和少量品种叶片网格模板的前提下，可实现能反应叶缘褶皱、叶片扭曲等品种叶形特征的叶片三维建模。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本专利技术提供的植物叶片三维建模方法的流程示意图；
[0019]图2是本专利技术提供的植物叶片三维建模方法的应用流程示意图；
[0020]图3是本专利技术提供的植物叶片三维建模装置的结构示意图；
[0021]图4是本专利技术提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本
专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]下面结合图1
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图4描述本专利技术的植物叶片三维建模方法及装置。图1是本专利技术提供的植物叶片三维建模方法的流程示意图，如图1所示，本专利技术提供植物叶片三维建模方法，包括：
[0024]101、根据目标叶脉的品种和叶脉信息，从叶片模板库对应品种的多个叶片模板中选出相似度最高的作为当前目标叶脉选定的叶片模板。
[0025]首先，叶片模板库中包括预先处理得到的多个品种不同叶片对应的叶片模板，叶片模板优选为根据叶片网格模型得到的模板。各叶片网格模板除包含几何信息、表型参数信息外，还包含农学信息，具体包含品种、叶位、生育期、密度、生态点、栽培管理措施。计算相似度的参数包括根据品种、叶位、生育期、密度、生态点和栽培管理措施其中任意多项确定的相关参数。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种植物叶片三维建模方法，其特征在于，包括：根据目标叶脉的品种和叶脉信息，从叶片模板库对应品种的多个叶片模板中选出相似度最高的作为当前目标叶脉选定的叶片模板；根据目标叶脉与选定的叶片模板叶脉的空间位置关系，对所述选定的叶片模板进行变换，使所述选定的叶片模板的叶脉与目标叶脉对齐；建立两个叶脉之间的控制点对应关系，根据两个叶脉之间的控制点对应关系，对变换后的叶片模板进行变形，得到目标叶脉的叶片模型。2.根据权利要求1所述的植物叶片三维建模方法，其特征在于，所述根据目标叶脉与选定的叶片模板叶脉的空间位置关系，对所述选定的叶片模板进行变换，使所述选定的叶片模板的叶脉与目标叶脉对齐，包括：根据目标叶脉的方位角，通过旋转变换将选定的叶片模板进行旋转；根据目标叶脉的叶长，对选定的叶片模板进行等比例缩放；根据目标叶脉的生长点位置，对选定的叶片模板进行平移。3.根据权利要求1所述的植物叶片三维建模方法，其特征在于，所述建立两个叶脉之间的控制点对应关系，包括：根据选定的叶片模板的叶脉点，对目标叶脉曲线进行重采样，使目标叶脉与选定的叶片模板中叶脉顶点个数相同且位置关系对应；根据目标叶脉和选定的叶片模板叶脉的各顶点序号，建立两个叶脉之间的控制点对应关系。4.根据权利要求1所述的植物叶片三维建模方法，其特征在于，所述根据两个叶脉之间的控制点对应关系，对变换后的叶片模板进行变形，得到目标叶脉的叶片模型，包括：以目标叶脉为基准，对变换后的叶片模板进行变形，使得预设的能量函数值最小；其中，所述能量函数表示所有对应边变形前后长度之差的加权平方和。5.根据权利要求1所述的植物叶片三维建模方法，其特征在于，所述叶片模板库中，每个叶片模板与叶脉垂直的每一行包含的点数相...

【专利技术属性】
技术研发人员：温维亮，郭新宇，郑晨曦，苟文博，吴升，
申请(专利权)人：北京市农林科学院信息技术研究中心，
类型：发明
国别省市：