数字近景摄影测量辅助三维激光扫描用于森林固定样地测树原理探讨

近景摄影测量和近年来发展起来的三维激光扫描技术已广泛用于树木三维数据的获取,通过近景摄影测量技术和三维激光扫描方法获得的数据各有优缺点,但它们优势互补构成获取立木数据强大的工具。三维激光扫描有快速获取数据的优点,缺点是容易留下没扫描的空白区域（扫描漏洞）;摄影测量能根据人们的主观愿望布置测量控制网,很灵活地采集数据点,能够补充扫描漏洞没有数据点的缺陷,缺点是因布置测量控制网,要增加劳动强度,再者在影象上灰度变化不明显的部位无法获得同名像点,在一定程度上制约着三维建模的精度。试图探讨利用近景摄影测量辅助三维激光扫描的数据采集技术来恢复单木空间实体,计算胸径、任一处的直径、树高、树冠体积等测树指标,最后得出材积方程,服务于森林资源的精准监测。     

倾斜摄影测量在三维地形图绘制中的应用

随着实景三维模型的飞速发展,三维地形图被广泛地应用在工程设计和城市建设中,无人机倾斜摄影测量技术的出现更是推动了三维地形图的发展.本文使用三维建模软件代替人工操作以生产高分辨率倾斜摄影三维模型,具有真实纹理表面,为三维地图的绘制提供技术支持和参考.     

单株立木图像信息的提取与解算

该文采用数码相机获取立木的图像信息，对单株立木图像信息的提取分别运用近景摄影测量DLT模型和双目立体视觉技术进行解算，解决了立木图像信息与立木二维坐标之间的解算问题.基于近景摄影测量技术树木图像信息的二维处理方法，简化了解算方程，提高了求解的运算速度.在提取单株立木形状参数时, 采用计算机双目立体视觉技术存在着操作复杂、成本高的缺点.实验结果表明，应用近景摄影测量技术提取单株立木图像信息的方法有效、可行.      

基于三维激光点云的靶标探测系统研究与试验

【目的】使用R-Fans-32三维激光雷达(LiDAR)研究植株三维激光点云与植株叶面积之间的关系,为变量喷雾系统提供数据支撑。【方法】假设植株激光点云数量与叶面积之间存在线性关系。搭建基于三维激光点云的靶标探测的试验系统,先测量靶标植株的高度来探究该探测系统的精度,激光雷达以10Hz的扫描频率和1m的探测距离实现对10株番茄的三维点云数据的获取,激光雷达上位机软件Ctrlview实现对三维激光点云数据的储存。利用Cloud Compare软件对储存的点云数据进行处理,利用LiDAR360软件对植株进行高度测量和点云数量的获取。对采集的植株点云进行数量统计,利用CL-202植物叶面积测量仪对采摘的靶标植株叶片测量叶面积,验证植株点云与叶面积之间的关系。【结果】激光雷达探测所得到的番茄植株的高度与手工测量值的最大相对误差为7.92%。利用线性函数拟合植株点云数量与叶面积,拟合度为0.7805,最大相对误差为5.64%。【结论】设计了一种用于探究基于激光点云的变量喷雾系统可行性的试验系统,依据三维激光点云计算植株的叶面积精度良好,R-Fans-32三维激光雷达可作为变量喷雾系统的探测部件。     

基于SfM的城市树木参数提取研究

通过在城市森林样地水平的树干三维模型重建与估算胸径试验（半径6 m圆形样地）,研究运动恢复结构（SfM）算法在城市森林调查中应用的可行性,并将SfM算法得到的胸径与手持式激光雷达结果进行比较。结果表明：在胸径估算结果上,SfM算法的rRMSE为5.38%（rBias=2.74%）,手持式激光雷达的rRMSE为3.35%（rBias=1.04%）,2种方法的估测值均与野外实测值高度呈正相关（R²大于0.97）,满足树木参数提取精度要求。SfM算法成本低、易操作,具有创新意义,且估算树干胸径在森林资源调查允许误差范围内,在城市森林资源调查中具有一定应用价值。     

基于三维激光点云的树木胸径自动提取方法

胸径是评价林木生长状况的重要参数之一。针对接触式人工测量自动化程度低和基于点云的现有算法提取树木胸径精度不高的问题,提出一种基于点云数据的自动准确获取树木胸径的新方法。该方法以树木点云数据为基础,运用蚁群算法和B样条曲线拟合技术,实现树木胸径的自动准确提取。对实验区树木测量计算,结果表明,利用该方法提取树木胸径的均方根误差为±0.19 cm,平均绝对误差为0.15 cm,相对于基于点云的传统算法提取精度分别提高了50%和60.7%。该方法基于高精度点云数据,实现了树木胸径的无损自动提取,在精准林业领域具有推广价值。     

隐马尔可夫模型下基于SIFT特征的局部遮挡目标识别

提出一种利用隐马尔可夫模型建立目标特征匹配库来识别图像中局部遮挡目标的新方法。该方法首先通过SIFT算法提取目标SIFT特征,然后采用隐马尔可夫模型对目标所有的SIFT特征进行训练,得到目标SIFT特征对应的模型输出概率范围,将该概率范围作为目标特征匹配库。在对图像中的目标进行识别时,利用目标特征匹配库可以把目标特征从图像所有特征中识别出来,即使目标遮挡比例为60%时,该方法仍能识别出目标。实验结果表明,新方法可以精准地识别出图像中被遮挡目标,能够很好地解决遮挡情况下的目标识别问题。与现有局部遮挡目标识别算法相比,新方法所取得的目标识别率均有所提高。     

基于侵蚀针和近景摄影测量的侵蚀速率测定方法试验研究

为探究一种精度高、操作简便,成本低、易便携的土壤侵蚀速率测量方法和设备,采用近景摄影测量的直接线性变换处理技术,实现了侵蚀针土壤侵蚀速率测量法的非接触性快速测量。2008年10月在人工模拟降雨条件下对该方法的测量精度进行了检验,并对该方法的推广应用进行了讨论。结果表明:该方法的测量侵蚀针出露高度的精度可达到96.73%以上。土壤侵蚀量趋于稳定后,其解算值与实测值间的误差率将稳定在4%～5%之间,该方法测量土壤侵蚀量的精度可达到92.77%以上。     

基于三维激光点云数据建立三维树木模型方法的研究

提出一种基于三维地面激光测距仪（Terrestrial LiDAR,TLiDAR）所获取点云数据重建三维树木模型的方法。利用TLiDAR点云数据构建三维树木模型的优势在于可以精确重构树木模型,精确量取树木任意部位尺寸,且免于或受到较小的外界干扰。利用这种模型可以对树木枝叶冠幅的状况以及树干的横截面积等进行评估,在三维绿量和生物量计算上具有显著优势。     

高中语文课堂教学中如何落实三维目标

三维目标是新课改的重要标志。教师要理解三维目标的层次与维度关系,强调教材在目标落实中的地位,并强调面向全体学生的原则。     

基于点云数据的火龙果三维交互系统的设计与开发

为虚拟植物形态结构模型的构建及建立植物形态结构与生长机理的关系提供关键技术和基础框架。基于点云数据和3DS MAX 2012器官精确三维形态建模方法,构建不同生育期火龙果地上部三维形态模型,最终实现火龙果三维交互系统的设计与开发。该系统对于构建其他作物器官的三维模型具有指导意义。     

基于三维点云的灌浆后期玉米植株形态变化研究

快速、准确地获取玉米三维数据是玉米形态结构和功能分析研究的基础。然而,玉米单株和群体原位数据获取存在田间气流稳定性差、器官交叉遮挡严重、高温高湿环境不利于仪器连续工作等问题。因此,采用破坏性取样的方法研究玉米植株的形态变化过程,对玉米植株形态结构数据获取方式的确定具有重要意义。利用三维扫描仪对灌浆后期的两个氮肥处理玉米植株进行不同扫描时间的三维点云数据获取,并通过点云数据分析各叶片的形态变化过程。试验结果表明：从田间原位到室内可控环境下,在取样后2 h以内,玉米植株的形态变化最小,与田间原位的形态结构最为接近。上述结果为玉米植株破坏性取样提供理论依据,也为玉米结构功能模型研究提供数据获取技术支持。     

基于Smart3D无人机倾斜摄影三维建模方法研究

[目的]无人机倾斜摄影三维建模具有低成本、高效率和精度高等优点,成为实景三维建模的主流方法,进一步提高大范围实景三维建模效率和精细度,可为实景三维中国建设提供数据支撑和技术支持.[方法]文章以山东省泰安市岱岳经济开发区为研究区,借助哈瓦无人机获取倾斜摄影测量数据,通过Smart3D软件构建实景三维模型,并提出了针对研究...     

SPECT医学图像重建及三维可视化研究

针对医学图像的建模与仿真分析需要解决的几何模型精度以及物理模型的正确性问题。本文以人体牙齿CT图像为例实现建模过程,在牙齿分割方面提出了改进。通过读取DICOM图像,对断层图像进行裁剪和分割等预处理,使用移动立方体（MC）算法进行表面重构,同时使用二次误差度量（QEM）方法消减和平滑三角面片,使用德洛奈（Delaunay）方法由面网格推出体网格模型。最后根据目标组织选择相应的物理模型采用有限元（FEM）方法做分析,使用OpenGL显示等效应力的受力云图。分析结果显示,本文所进行的SPECT医学图像重建及三维可视化研究结果与理论相符,通过SPECT图像的重建,更加准确的了解到人体组织器官的功能和代谢情况,提高了医护人员对疾病诊断的准确率。     

基于Java3D虚拟场景的关键技术

鉴于在网络上表达三维世界的需求以及Java3D良好的移植性,笔者讨论了Java3D场景结构图,并对基于Java3D开发三维虚拟场景的关键技术进行了深入研究,包括三维场景数据存取的序列化、改进的LOD算法以及在Java3D中调用VRML场景对象;最后实现了基于Java3D的三维虚拟城市,可在网络上实时漫游,编辑与处理。试验结果证明了Java3D相关技术的有效性。     

基于Unity3D的撒肥机三维建模与作业环境仿真平台的搭建

以撒肥机械为例,搭建一个通用的农机仿真平台。使用Pro/E和3DS Max对撒肥机进行三维建模,将建立好的三维模型完整导入到Unity3D软件当中,建立农田、道路、草木等地表环境的虚拟场景。利用软件自带的物理引擎对撒肥机的机械传动原理和工作状态进行虚拟仿真,为建立农机虚拟仿真平台打下基础。     

三维虚拟现实技术在旅游业的应用和发展研究

随着信息技术与计算机硬件的发展,使得三维虚拟现实技术在旅游中的应用成为可能。虚拟旅游的种种优势使其成为旅游宣传营销新方向、甚至成为旅游理念的一种变革性力量。本文通过分析国内外网络三维虚拟现实技术在旅游业应用的现状及虚拟现实系统的关键技术,全面、深入、系统地论证了虚拟现实在旅游行业应用和推广的可行性,三维虚拟现实技术将会在旅游业的发展中起到它独有的作用。     

不规则形体表面点三维重建方法

为实现形体的快速三维重建,在分析现有各类重建算法的基础上,针对不规则形体给出了一种三维表面点的重建方法。首先进行摄像机自定标,求取相机的内、外参数,然后对采集的图像进行处理,得到物体的轮廓,最后使用地毯式的搜索算法搜索并重建了物体的表面点。分析了不同搜索步长情况下算法的执行效率,在综合考虑逼真度和执行速度的情况下,给出了优化的步长选择,为表面的三角网格化和纹理恢复提供了依据。     

基于地基激光雷达数据的单株玉米三维建模

为探索地基激光雷达数据在植物真实三维建模上的应用,研究基于MeshLab软件的三维Alpha-Shape算法和移动立方体算法进行玉米植株三维真实模型的重建。三维Alpha-Shape算法基于离散激光雷达点云构建Delaunay三角网,通过Alpha值的设置判断各单纯形是否保留,完成玉米植株三维重建。移动立方体算法则通过查找每个体素与等值面相交的交面,所有交面连在一起即为所求的等值面。Alpha值分别设置为0.006 290、0.012 638、0.018 635,采用Alpha-Shape算法进行单株玉米三维重建,试验结果表明:当Alpha值设置较小时,对玉米叶片、茎秆等细节信息表达的比较精细,但许多叶片中间不连续;Alpha值设置较大时,对玉米植株细节信息表达不精细。基于移动立方体算法重建出的玉米植株曲面较为光滑,且孔洞较少,但重建结果不完整。     

基于ArcGIS和Creator的三维地形建模

利用ArcGIS和Creator在三维可视化建模方面的特点,根据构建三维地形数据来源的多样性,给出地形建模中数据的获取方法,并就数据的转换和优化处理进行了分析．以湄洲湾三维地形的可视化为例,提出了基于ArcGIS和Creator构建三维地形的方法和一般流程,探讨了地形数据库优化的方法．