基于器官造型的植物精细重建

项目来源

国家自然科学基金(NSFC)

项目主持人

陆玲

项目受资助机构

东华理工大学

项目编号

61761003

立项年度

2017

立项时间

未公开

项目级别

国家级

研究期限

未知 / 未知

受资助金额

37.00万元

学科

信息科学-电子学与信息系统-信息获取与处理

学科代码

F-F01-F0113

基金类别

地区科学基金项目

关键词

器官造型 ; 结构提取 ; 精细重建 ; 点云 ; 变形

参与者

郭建伟;李丽华;鲍冠伯;程志梅;全卫泽;耿兴晓;王逸群;姚玲洁;张宇阳

参与机构

中国科学院自动化研究所

项目标书摘要:植物器官的精细重建对植物的无损和精确测量,有较大的应用价值和学术价值,需要应用计算机视觉和计算机图形学科知识和技术。现有的方法大多针对单一的植物器官进行重建,且重建后的植物器官模型几何特征显著性不足,难以达到植物器官精细重建的水平。本项目旨在研究多种植物器官的精细重建方法。首先分析植物器官点云的特征,研究多种手段获取点云数据的统一注册方法,研究点云数据中植物器官的分割方法。其次,构建多尺度植物器官的可视化模型,并与点云数据匹配,融合多种方法预测缺失的点云数据,设计变形方法精确重建植物器官,最后进行快速渲染。项目的创新之处在于将植物器官重建与真实点云数据分析相结合,扫描数据与图像数据相融合,变形与造型相结合,这些技术具有较强的逼真度、准确性和实用性。

Application Abstract: Refine reconstruction of plant organs has great value for plants nondestructive precise measurements,and requires the nowledge and technology such as computer vision and computer graphics,etc.Current methods are mostly for a single plant organ econstruction,and the geometric characteristics are not kept well,which is harmful for the reconstruction of plant organ growth model.This project aims to conduct refine reconstruction on a variety of plant organs.Firstly,the point cloud features of plant organs are analyzed,various registration methods are explored to obtain a unified point cloud data.Then how to segment point clouds into plant organs will be studied.Secondly,multi-scale plant organs models will be constructed and to match the point cloud data.Missing point cloud data will be predicted by integrating various means,and deformation methods will be designed for accurate reconstruction of plant organs.Finally,fast rendering will be implemented.The innovation of the project is combining the plant organs reconstruction with the real point cloud data,combined fusing the.scan data with the image data,and integrating modeling with deformation,in order to obtain strong fidelity,accuracy and usefulness.

项目受资助省

江西省

项目结题报告(全文)

植物器官的精细重建对植物的无损和精确测量,有较大的应用价值和学术价值,项目主要研究植物器官的造型、植物器官的精细重建、植物器官的特征检测与分析、图像与点云数据的基本处理等方面内容。植物器官的造型主要包括树木、叶片、花朵、果实造型;植物器官精细重建主要包括模型与图像相结合、模型与骨架相结合、模型与点云结合进行精细重建。项目的创新之处在于将植物器官重建与真实点云数据分析相结合,点云数据与图像数据相融合,变形与造型相结合。研究成果可服务于精准农林业、虚拟现实与数字娱乐、农林业科研教育等众多领域。本项目在执行过程中出版专著1部,发表论文17篇,其中SCI、EI检索论文10篇,北大中文核心3篇;申请中国发明专利10项,其中已授权4项、通知授权1项、公示5项;获植物造型与重建软件著作权2项;培养硕士生6人。

  • 排序方式:
  • 4
  • /
  • 1.面向机载点云分类的深度学习网络框架研究

    • 关键词:
    • 网络框架;深度学习;机载点云分类;点云方块化
    • 李宝山
    • 指导老师:东华理工大学 王蕾
    • 学位论文

    随着机载点云分类的快速发展,出现一系列深度学习网络框架提高机载点云分类成果,如目前主流网络框架Point Net、Point Net++、Point CNN和F-Point Net等。针对目前机载点云分类采用改进深度学习网络框架提高点云分类效果的现状,本文进行深度学习网络框架对机载点云分类进行研究。采用莫斯科罗蒙诺索夫国立大学提供机载激光地面点云数据作为实验数据来源,实验中机载点云包含地面、建筑物、车辆、树木和低矮植被5类,代表大场景下的机载点云,此类大规模的点云能够应用于智慧城市重建,保持网络中的虚拟模型与现实场景一致。根据点云具有无序性、稀疏性和信息量有限这三大特性,通常不能直接使用深度学习二维网络框架进行处理,需要先将其预处理成类似图像的二维矩阵形式,现在进行下一步处理。首先进行二维网络框架下的点云分类研究,将点云数据预处理成21X21特征矩阵,然后将三种卷积神经网络Le Net-5、Alex Net和VGG分别改进为PLNET、PANET和PVNET,进行机载点云分类的网络框架研究,并且在PLNET、PVNET和PANET中点云整体分类准确率分别为97.44%、97.73%和95.42%。在面向机载点云分类的深度学习的三维网络框架研究中,采用点云方块化将点云特征矩阵转换为21X21X21的形式,并构建面向机载点云分类的三维卷积神经网络PTNET和PTTNET,最终使点云分类整体准确率分别为97.95%和98.06%。根据二维卷积神经网络PLNET、PANET和PVNET与三维卷积神经网络PTNET和PTTNET进行点云分类实验结果可知,能够分析出网络框架对机载点云分类的影响,以及网络框架优缺点和未来改进的地方。

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  • 2.基于PCL三维点云花瓣分割与重建

    • 关键词:
    • 三维点云分割;花瓣分割;PCL;三角化重建;曲率特征;体素化处理
    • 任彪;陆玲
    • 《现代电子技术》
    • 2022年
    • 12期
    • 期刊

    三维点云数据的单木植物器官分割的研究仍处于起步阶段,对于植物器官的精确分割还未形成有效的解决方法,对于单个花朵点云分割出花瓣的研究更是少见。为此,文中提出一种基于PCL库三维点云花瓣分割的研究方法,以单个百合花朵三维点云数

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  • 3.基于变形的植物叶片边缘锯齿模拟

    • 关键词:
    • 植物叶片;真实感;可视化;虚拟植物;几何形状;参数方程;变形函数
    • 马思远;陆玲;任彪
    • 《现代电子技术》
    • 2022年
    • 11期
    • 期刊

    针对叶缘具有锯齿特征的植物叶片进行研究,提出一种基于变形的叶片边缘锯齿的形状模拟方法。根据实际的树叶图像提取叶片的长宽比、圆形度等形状信息,确定基础矩形的参数;将变形函数应用在生成的矩形平面上,模拟矩圆形、椭圆形、卵圆形

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  • 4.基于Light-BotNet的激光点云分类研究

    • 关键词:
    • 点云特征图像;BOTNET;TRANSFORM;CNN;激光点云分类
    • 雷根华;王蕾;张志勇
    • 《电子技术应用》
    • 2022年
    • 6期
    • 期刊

    三维点云在机器人与自动驾驶中都有着普遍的应用,深度学习在二维图像上的研究成果显著,但是如何利用深度学习识别不规则的三维点云,仍然是一个开放性的问题。目前大场景点云自身数据的复杂性,点云扫描距离的变化造成点的分布不均匀,噪

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  • 5.基于Feature-RNet的三维大场景点云分类框架

    • 关键词:
    • 点云特征图像;RNet网络框架;大场景点云分类;Oakland数据集;深度学习
    • 雷根华;王蕾;张志勇
    • 《计算机技术与发展》
    • 2022年
    • 6期
    • 期刊

    随着大场景三维点云应用在越来越多的领域中,近些年对激光点云大场景下的分类研究不断深入,各种分类模型层出不穷,在大场景点云分类任务中表现优异,但是依然存在训练时间长、计算复杂以及分类精度低等问题。针对分类精度低这一问题,提

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  • 6.基于SA-PointNetVLAD的点云分类网络

    • 李肖南;王蕾;程海霞;张志勇
    • 《计算机技术与发展》
    • 2022年
    • 5期
    • 期刊

    三维点云数据包含着丰富的形状和比例信息,如何有效准确地对点云数据进行分类已经成为了目前计算机视觉领域的研究热点。由于点云在非欧氏空间中的不规则稀疏结构,并且现有的基于深度学习的三维点云分类模型中缺乏对各个点的局部信息和

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