基于激光点云数据的单木骨架三维重构

摘要

针对树木三维重构过程中面临的处理速度慢、重构精度低等问题，提出一种采用激光点云数据的单木骨架三维重构方法。首先，根据点云数据类型确定组合滤波方式，以去除离群点和地面点；其次，采用一种基于内部形态描述子(ISS)和相干点漂移算法(CPD)的混合配准算法(Intrinsic Shape-Coherent Point Drift, IS-CPD),以获取单棵树木的完整点云数据；最后，采用Laplace收缩点集和拓扑细化相结合的方法提取骨架，并通过柱体构建枝干模型，实现骨架三维重构。试验结果表明，相比传统CPD算法，研究设计的配准方案精度和执行速度分别提高50%和95.8%,最终重构误差不超过2.48%。研究结果证明可有效地重构单棵树木的三维骨架，效果接近树木原型，为构建林木数字孪生环境和林业资源管理提供参考。

关键词

激光雷达 / 树木点云 / 关键点提取 / 树木骨架 / 几何模型