基于Kinect的苤蓝肉质球茎曲面重建

摘要

植物的三维重建是为了获得植物构型参数，以研究植物形态结构和纹理特征，反映植株生长规律为目的，在计算机上建立可视化模型，对植物生长的动态行为和最终产量进行预测，从而为农业发展提供更为方便、高效的研究手段。为研究植物变态根茎的几何形态和拓扑结构特点,以苤蓝为对象建立其三维可视化模型,并提取构型参数,采用三维体感摄影机Kinect对苤蓝进行曲面重建,并对其构型进行定量分析.本文采用的曲面重建系统由Kinect,计算机和转台等组成,其中Kinect传感器可通过应用针孔相机模型,对系统进行标定.通过红外相机获取深度图像并转换点云,再与RGB图像对齐得到彩色点云;运用点云离线处理计算几何算法库CGAL对彩色点云进行配准、滤波及曲面重建.从重建后的曲面模型中提取苤蓝肉质球茎的体积和特征长度构型参数.结果表明,采用Kinect能够快速精确地获取苤蓝肉质球茎的表面彩色点云,经CGAL处理后能够得到完整的重建曲面,基本能表现苤蓝的表面纹理特征,提取的体积和特征长度参数与实测苤蓝比较,其误差小于10％.为植物三维模型的研究和构型参数的提取提供了一种新方法。