基于旋转薄片体素化森林三维重构方法

摘要

森林三维场景的模拟有助于在结构尺度上研究森林生态系统结构与生态系统多样性间的联系。激光雷达点云数据的立方体体素化是一种常用的森林三维重构方法，但存在易高估叶片面积等缺点。鉴于此，提出一种改进的薄片化旋转化体素方法，并与传统的立方体体素化方法进行对比研究，探讨二者模拟森林三维结构的精度差异。研究使用虚拟和部分真实的森林场景数据，借助HELIOS++(Heidelberg LiDAR operations simulator)、VBRT(voxel-based radiative transfer)和PBRT(physically based ray tracer)模型，模拟机载激光雷达点云数据及多光谱影像。结果表明：与立方体体素化相比，薄片化及随机旋转后的树叶模型可显著改善树木冠层的真实感，且在点云数据高度分布、冠层覆盖度等核心指标上与基准数据表现出更高的相关度。研究提出的改进体素化方法优化了虚拟遥感数据的视觉效果和准确性，有助于森林精细化三维重构，在森林辐射传输研究方面具有良好的应用潜能。

关键词

森林三维重建 / 激光雷达 / 机载激光雷达 / 地基激光雷达 / 体素化