CN103530411A - 植物三维模型数据库的构建方法 - Google Patents

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温维亮
郭新宇
陆声链
肖伯祥
杜建军
王传宇
吴升
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Abstract

本发明提供一种植物三维模型数据库的构建方法，该植物三维模型数据库的构建方法包括：S1：对植物进行数据采集，并根据该采集的信息得到该植物的几何模型；S2：获取该几何模型的关键字；S3：建立该关键字与该几何模型的对应关系并保存，以便建立植物三维模型数据库。本发明能够提高植物三维几何建模的效率。

Description

植物三维模型数据库的构建方法
技术领域
本发明涉及计算机图形技术领域，尤其涉及一种植物三维模型数据库的构建方法。
背景技术
我国农业科学研究和生产方式已经向数字化、可视化、精准化和智能化转变。在计算机上以三维可视的方式分析、研究和设计农林植物的三维形态结构，虚拟再现其生长过程相关内容逐渐受到重视。植物三维几何建模是数字植物研究的基础性工作，而植物形态结构复杂多样，较多细节难以刻画，造成了植物三维几何建模效率不高的问题。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提高植物三维几何建模的效率。
（二）技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供了一种植物三维模型数据库的构建方法，包括：
S1：对植物进行数据采集，并根据所述采集的信息得到所述植物的几何模型；
S2：获取所述几何模型的关键字；
S3：建立所述关键字与所述几何模型的对应关系并保存，以便建立植物三维模型数据库。
进一步地，步骤S1包括：
采用三维扫描仪对植物的整体或者器官进行三维扫描，并基于所述三维扫描得到的三维点云数据生成所述植物的网格模型。
进一步地，步骤S1包括：
采用三维数字化仪对植物的拓扑结构或者外形特征进行三维数字化，利用所述三维数字化得到的数据进行三维建模得到所述植物的三维模型。
进一步地，步骤S1包括：
采集所述植物的图像信息，对所述图像信息进行参数提取，根据所述提取的参数进行三维建模得到所述植物的三维模型。
进一步地，所述关键字至少包括以下一种：
所述植物的物种、所述植物的品种、所述植物的生长时期、所述植物的器官名称、所述植物的器官位置、所述几何模型的文件名、所述几何模型的数据格式、所述几何模型的存储路径、所述几何模型的数据采集时间、所述几何模型的数据采集地点、所述几何模型的数据采集人、所述几何模型的获取仪器。
进一步地，步骤S1之后还包括：
获取所述植物的图像数据，建立所述图像数据与所述几何模型的对应关系。
进一步地，步骤S1之后还包括：
判断所述几何模型是否符合预先设置的入库标准，若是，则执行步骤S2。
（三）有益效果
本发明提供的植物三维模型数据库的构建方法，通过对植物进行数据采集，根据采集的信息得到植物的几何模型，并建立关键字与该几何模型的对应关系，为用户进行植物三维几何建模提供了便利的条件，用户不再需要通过手动刻画得到植物的三维模型，只需根据所需模型的关键字在该植物三维模型数据库进行查找，然后在查找得到的结果内选取所需的模型，从而能够提高植物三维几何建模的效率。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的一种植物三维模型数据库的构建方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1是本发明实施方式提供的一种植物三维模型数据库的构建方法的流程图，包括：
步骤S1：对植物进行数据采集，并根据所述采集的信息得到所述植物的几何模型；
步骤S2：获取所述几何模型的关键字；
步骤S3：建立所述关键字与所述几何模型的对应关系并保存，以便建立植物三维模型数据库。
其中，该植物三维模型数据库中的几何模型必须由实测得到的数据生成，步骤S1包括：
采用三维扫描仪对植物的整体或者器官进行三维扫描，并基于所述三维扫描得到的三维点云数据生成所述植物的网格模型。
此外，还可以采用三维数字化仪对植物的拓扑结构或者外形特征进行三维数字化，利用所述三维数字化得到的数据进行三维建模得到所述植物的三维模型。例如，对植物的叶片的叶脉与边缘进行三维数字化，并利用三维数字化得到的数据进行三维建模得到植物的三维模型。
对于无法进行三维扫描或三维数字化的植物器官，例如结构复杂或者形状较小的植物器官，可以采集所述植物的图像信息，对所述图像信息进行参数提取，根据所述提取的参数进行三维建模得到所述植物的三维模型。
通过上述方法构建的植物三维模型数据库，为用户进行植物三维几何建模提供了便利的条件，用户不再需要通过手动刻画得到植物的三维模型，只需根据所需模型的关键字在该植物三维模型数据库进行查找，然后在查找得到的结果内选取所需的模型，从而能够提高植物三维几何建模的效率。
其中，该植物三维模型数据库中的关键字可以分为必要关键字与次要关键字两类，必要关键字为该数据库中每个ID必有的信息，次要关键字为每个ID可有可无的信息。该几何模型的必要关键字包括：物种、品种、数据尺度、名称、数据类型、数据格式、规格、模型精度、模型文件路径、模型文件名、模型对应图片集；次要关键字包括：数据采集时间、采集地、采集人/数据处理人、生长时期、获取仪器、器官位置、种植密度、栽培方式与环境。其中，数据尺度主要是指该数据库中包含植物不同尺度的模型，包括：群体、植株、组合器官、器官、局部器官、组织、细胞；名称指该模型的植株或器官名称，包括：植株、叶片、果实、枝条等；数据类型是指该模型的数据类型，包括：点云、网格、数字化；数据格式，包括：wrl、3ds、obj、xyz、ply、dxf等；规格是指该点云或网格或数字化模型中点或面元的数量；模型精度是指该结合模型的复杂度，例如，可将几何模型分为五种：1-初始模型、2-简单处理、3-基本实用、4-较高精度、5-商用模型。例如，对于葡萄三维模型数据库，某一几何模型的必要关键字信息为：物种为“葡萄”、品种为“无核白”、数据尺度为“器官”、名称为“叶片”、数据类型为“点云”、数据格式为“xyz”、规格为“55325”、模型精度为“1-初始模型”、模型文件路径为“F:\Plant3Ddb\Grape\004wuhebai\model”，模型文件名为“leaf_02”，模型对应图片集为“F:\Plant3Ddb\Grape\004wuhebai\image”，次要关键字信息为：采集时间为“2013年9月5日”，采集地点为“新疆吐鲁番”、采集人/数据处理人为“张三”、生长日期为“成熟期”、获取仪器为“Artec3D”、器官位置为“中部叶”、种植密度为“常规密度”、栽培方式与环境为“支架”。
优选地，所述关键字至少包括以下一种：
所述植物的物种、所述植物的品种、所述植物的生长时期、所述植物的器官名称、所述植物的器官位置、所述几何模型的文件名、所述几何模型的数据格式、所述几何模型的存储路径、所述几何模型的数据采集时间、所述几何模型的数据采集地点、所述几何模型的数据采集人、所述几何模型的获取仪器。
优选地，步骤S1之后还包括：获取所述植物的图像数据，建立所述图像数据与所述几何模型的对应关系。例如，对植株或器官进行图像拍摄，从而获取植株的原位图片、纹理图片或者田间录像数据，然后建立该图像数据与几何模型的对应关系，从而可以使得用户在查看植物的几何模型的同时，能够查看到植物的真实图片信息。此外，还可以采集植物的比例尺数据，例如植物的直径、长度等信息。
优选地，步骤S1之后还包括：判断所述几何模型是否符合预先设置的入库标准，若是，则执行步骤S2。该植物三维模型数据库需预先设置规范的入库标准，为了提高该数据库的质量，避免在数据库建成后期出现数据庞大冗余的情况，每个几何模型在入库时需经严格监测，在满足数据库入库标准后方可入库，例如，可以根据该几何模型的数据大小进行判断，若该几何模型的数据大小在预先设定的范围内，则符合入库标注，可以入库，若不在预先设定的范围内，则不符合入库标准，进行舍弃。
该植物三维模型数据库具有数据库完整性评价标准，其在不同尺度上均有完整性评价，包括：物种尺度、品种尺度、器官尺度、模型精度尺度等。该植物三维模型数据库中的模型资源，可基于WEB进行远程浏览访问，并基于3D插件进行可视化交互浏览，例如，可以基于cortvrml插件进行可视化浏览。
本发明实施方式提供的植物三维模型数据库的构建方法，通过对植物进行数据采集，根据采集的信息得到植物的几何模型，并建立关键字与该几何模型的对应关系，从而将该数据库中的几何模型按照详细的植物品种信息及相关农业属性分类，为植物三维几何建模提供了便利的条件，从而能够提高植物三维几何建模的效率，此外，该植物三维模型数据库中的各几何模型可通过网络进行访问并可视化，相关农业研究人员可通过调用该数据库进行相关植物的研究与开发，从而大幅度提高研究人员的工作效率。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (7)

1.一种植物三维模型数据库的构建方法，其特征在于，包括：
S1：对植物进行数据采集，并根据所述采集的信息得到所述植物的几何模型；
S2：获取所述几何模型的关键字；
S3：建立所述关键字与所述几何模型的对应关系并保存，以便建立植物三维模型数据库。
2.根据权利要求1所述的植物三维模型数据库的构建方法，其特征在于，步骤S1包括：
采用三维扫描仪对植物的整体或者器官进行三维扫描，并基于所述三维扫描得到的三维点云数据生成所述植物的网格模型。
3.根据权利要求1所述的植物三维模型数据库的构建方法，其特征在于，步骤S1包括：
采用三维数字化仪对植物的拓扑结构或者外形特征进行三维数字化，利用所述三维数字化得到的数据进行三维建模得到所述植物的三维模型。
4.根据权利要求1所述的植物三维模型数据库的构建方法，其特征在于，步骤S1包括：
采集所述植物的图像信息，对所述图像信息进行参数提取，根据所述提取的参数进行三维建模得到所述植物的三维模型。
5.根据权利要求1所述的植物三维模型数据库的构建方法，其特征在于，所述关键字至少包括以下一种：
所述植物的物种、所述植物的品种、所述植物的生长时期、所述植物的器官名称、所述植物的器官位置、所述几何模型的文件名、所述几何模型的数据格式、所述几何模型的存储路径、所述几何模型的数据采集时间、所述几何模型的数据采集地点、所述几何模型的数据采集人、所述几何模型的获取仪器。
6.根据权利要求1所述的植物三维模型数据库的构建方法，其特征在于，步骤S1之后还包括：
获取所述植物的图像数据，建立所述图像数据与所述几何模型的对应关系。
7.根据权利要求1所述的植物三维模型数据库的构建方法，其特征在于，步骤S1之后还包括：
判断所述几何模型是否符合预先设置的入库标准，若是，则执行步骤S2。
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