三维激光扫描技术在植物扫描中的应用分析.pdf

中国农学通报2010,26(20):373-377
ChineseAgriculturalScienceBulletin

三维激光扫描技术在植物扫描中的应用分析

魏学礼，肖伯祥，郭新宇，温维亮，陆声链
（国家农业信息化工程技术研究中心，北京100097）

摘要：针对三维激光扫描技术在植物对象扫描中的应用问题，从植物三维建模的角度出发，分别应用三
款不同类型的激光扫描仪对植物形态结构进行扫描实验，分别以代表性的植物对象叶片为实验对象，探
索三维激光扫描技术在植物数据获取与模型三维重建中的应用情况，并对不同扫描仪的适用场合和技
术特性进行综合分析，并且针对扫描实验及数据处理过程中出现的问题进行探讨，提出相应的解决方
案。
关键词：三维激光扫描；数字植物；植物建模；点云模型
中图分类号：TP391文献标志码：A论文编号：2010-0878

AnalysisofApplicationsof3DLaserScanTechnologyinPlantScanning

WeiXueli,XiaoBoxiang,GuoXinyu,WenWeiliang,LuShenglian
NationalEngineeringResearchCenterforInformationTechnologyinAgriculture
(,Beijing100097)
Abstract:
3Dscanninghasbeenusedinmanyfields.However,itsapplicationsinplantobjectmodelingisnot
satisfiedwithmanyproblems.Forplantmodeling,scanningworkisimplementedbyuseofthree3Dscanners.
Thetypicalplantleaveswereusedassamples,thescanningandpostdataprocessingbasedonpointcloudis
carriedout.Afterthediscussiononexperimentalproblems,correspondingsolutionsareproposed.
Keywords:
3Dlaserscanning;digitalplant;plantmodeling;pointcloudmodel
0引言数字植物的建模要求。而三维激光扫描测量技术克服
三维激光扫描技术的日趋成熟和扫描设备的广泛了传统测量技术的局限性，采用非接触主动测量方式
普及，使其成为三维建模的重要数据获取途径，也是计直接获取高精度三维数据，能够对任意物体进行扫描，
算机图形学、数据处理领域的研究热点问题。针对不且没有昼夜的限制，快速将现实中的目标静态结构信
同领域的应用，国内外研究人员提出了许多有效的解息转换成可以处理的数据。它具有扫描速度快、实时
决方法，主要体现在点云曲面[1-2]、基于点的建模[3-4]，点性强、精度高、主动性强、全数字特征等特点，可以极大
云数据处理[5-7]、特征提取[8]、网格重建[9]误差分析[10]等几地节约时间，而且使用方便，其输出格式多可直接在
个方面。Polyworks、Geomagic等软件中进行后期处理，因此，
植物是虚拟现实领域的重要建模对象之一，特别将三维激光扫描技术引入植物建模应用中[13]，为植物
是在计算机图形学领域和虚拟农业领域的应用中，对的形态结构三维重建提供了一个全新有效的方法。
植物对象的真实感建模提出了更高的要求。植物的三然而，目前针对植物对象的扫描以及数据处理尚
维建模是虚拟植物的基础，如何快速、准确、有效地获存在一些需要解决的问题。从植物形态结构的三维建
取植物的三维空间信息，成为植物三维建模首要解决模角度出发，以几类代表性的植物对象为实验对象，分
的问题[11]。现有的植物对象建模方法大多基于手工测别使用徕卡ScanStation2、Vivid9i、FastScan三款激光
量数据和数字设计的手段[11-12]，传统的数据采集技术速扫描仪进行扫描实验和数据处理，探讨三维扫描仪在
度慢、精度低，在精确性和真实感上已经难以满足现代植物建模中的应用，分析针对植物对象扫描存在的问

基金项目：国家自然科学基金项目（30700493）；国家863计划项目（2007AA10Z224）国家农业成果转化基金项目（2009GB2A000001）。
第一作者简介：魏学礼，男，1986年出生，学士，主要研究领域为计算机应用技术,点云数据处理。E-mail:[e-mail]。
通讯作者：肖伯祥，男，1981年出生，博士，助研，主要研究领域为计算机图形学。E-mail:xiaobx@nerc