一种基于图像处理的仿真植物建模方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及图像处理领域，且公开了一种基于图像处理的仿真植物建模方法及系统，通过获取自然环境中的植物图像，使用图像识别技术提取植物图像中的几何特征，通过使用三维建模软件将提取出的植物特征转化为三维模型，从而构建植物的三维仿真模型，通过对比分析模型与实际植物之间的匹配程度，判断模型与实际植物是否匹配，根据匹配分析结果进一步分析，并计算出误差偏差程度系数，判断三维仿真模型与实际植物之间的误差是否需要进行修正，并使用迭代修正依据误差检测结果对模型的误差进行动态修正，有利于准确地捕捉植物的微观特征，及时反映植物的动态变化，并依据实时动态变化调整对模型的精度进行进一步优化，降低了扩展和维护的复杂度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理，更具体地涉及一种基于图像处理的仿真植物建模方法及系统。

技术介绍

1、传统的仿真植物建模方法主要依赖于物理模型和手工绘制，效率低下且难以适应植物形态复杂的动态变化，无法直接从真实植物中提取关键特征，难以实现高精度和动态模拟。随着计算机技术、人工智能和图像处理技术的快速发展，基于图像处理的仿真植物建模方法逐渐成为研究植物形态、生长动态和环境响应的重要工具。这种方法通过获取植物的图像数据，结合计算机视觉和图像处理技术，实现了对植物形态、动态和环境响应的高精度模拟；

2、然而上述过程仍具有以下缺点：

3、其一、现有方法缺乏三维建模和多源传感器，无法准确地捕捉植物的微观特征，难以反映植物的动态变化，无法依据环境变化对模型的精度进行进一步优化；

4、其二、现有方法缺乏将构建好的模型与实际植物图像进行匹配分析，无法准确反映植物的实际形态和细节，再根据匹配分析的结果对误差缺陷进行检测，容易导致对模型误差的修正不够准确，并缺乏迭代修正和对比验证，无法适应动态变化，更增加了扩展和维护的复杂度。</p>
...

【技术保护点】

1.一种基于图像处理的仿真植物建模方法，其特征在于，包括：S1：用于收集自然植物的图像，通过获取自然环境中的植物图像，并将获取的植物图像上传至图像处理中心；S2：基于对上传至图像处理中心的植物图像进行特征提取，通过使用图像识别技术提取植物图像中的几何特征，并分析图像中的光照条件，识别阴影区域；S3：通过将提取出的植物特征转化为三维模型，从而构建植物的三维仿真模型；S4：通过多视角对比分析三维仿真模型与实际植物之间的匹配程度，计算出匹配程度，判断三维仿真模型与实际植物是否匹配；S5：基于对比分析的结果，进一步分析三维仿真模型与实际植物之间所有对应点的误差，得到对应点之间误差和最大误差；S6...

【技术特征摘要】

1.一种基于图像处理的仿真植物建模方法，其特征在于，包括：s1：用于收集自然植物的图像，通过获取自然环境中的植物图像，并将获取的植物图像上传至图像处理中心；s2：基于对上传至图像处理中心的植物图像进行特征提取，通过使用图像识别技术提取植物图像中的几何特征，并分析图像中的光照条件，识别阴影区域；s3：通过将提取出的植物特征转化为三维模型，从而构建植物的三维仿真模型；s4：通过多视角对比分析三维仿真模型与实际植物之间的匹配程度，计算出匹配程度，判断三维仿真模型与实际植物是否匹配；s5：基于对比分析的结果，进一步分析三维仿真模型与实际植物之间所有对应点的误差，得到对应点之间误差和最大误差；s6：通过对对应点之间误差和最大误差进行分析，计算出误差偏差程度系数，判断三维仿真模型与实际植物之间的误差大小是否需要进行细节和位置修正；s7：通过对三维仿真模型进行迭代修正，并将修正后的模型与实际植物进行对比，直至三维仿真模型修正验证通过。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的仿真植物建模方法，其特征在于，所述s1通过使用高分辨率相机对植物进行多角度拍摄，包括顶部、底部、侧面、前面以及后面，并连续拍摄多张图像，形成一套图像序列，将图像序列上传至图像处理中心。

3.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的仿真植物建模方法，其特征在于，所述s2通过对上传至图像处理中心的植物图像进行预处理，包括去噪、对比度增强以及大小调整，对于植物图像的特征提取过程包括：使用canny边缘检测算法找到植物轮廓，根据植物各部位图像的颜色特征、纹理特征和形状特征将图像分割成不同的区域，通过叶片的长、宽、面积、周长以及形状因子来计算出叶片形状，根据提取出图像中的茎秆的直径、长度以及方向来计算出茎秆结构，根据提取出图像中的花朵的位置、大小以及形状来计算出花朵分布，通过分析图像的全局和局部亮度分布，估计光照条件，再使用阈值分割方法来识别图像阴影区域。

4.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的仿真植物建模方法，其特征在于，所述s3通过将提取出的二维图像特征转换为三维空间坐标，使用三维建模软件输入转换后的三维坐标数据构建植物三维几何模型，通过使用立体匹配算法生成植物的三维点云，通过使用泊松重建算法从点云数据中重建植物的三维表面，再将原始图像的纹理信息映射到重建的三维模型上。

5.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的仿真植物建模方法，其特征在于，所述s4通过在三维仿真模型与实际植物图像上识别和匹配相应的关键特征点，包括叶尖、叶基、茎秆、花朵以及果实，通过多视角对比三维仿真模型与实际植物图像的对应区域，从而分析三维仿真模型与实际植物图像是否匹配；所述匹配程度的具体分析方式为：步骤s411：通过使用迭代最近点算法将仿真模型的点云与实际植物的扫描点云进行配准，从而分析实际植物图像和三维仿真模型关键特征点之间的平均距离误差，计算出几何...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇峰，郏学涛，刘光，
申请(专利权)人：济宁金筑工贸有限公司，
类型：发明
国别省市：