1.2 国内外研究现状

1.2.1 基于规则的建模方法

1.2.2 基于实测数据的建模方法

1.2.3 点云数据处理方法

1.3   主要研究内容及章节安排

论文针对植物叶片点云的修补方法进行研究，主要的内容有：根据植物叶片点云测量数 据的特点，设计植物叶片点云的修补方案；研究叶片点云的分割、边界提取、边界点排序、 边界匹配、修补等方法；研究基于几何特征的点云修补技术。 

论文章节的主要安排如下： 第一章：绪论。主要介绍课题的背景及意义、点云修补技术的国内外研究现状，同时介

绍了论文的研究内容及章节安排。 第二章：植物叶片点云修补方案设计。针对植物叶片三维点云的修补问题，设计修补方

案，给出修补流程，重点分析修补的基本原理与其中的关键研究内容。 第三章：基于叶片点云几何特征的修补方法研究。研究点云数据预处理的方法，包括点

云降噪、滤波平滑、点云简化等算法，针对不同位置关系的叶片点云，研究点云分割算法， 针对分割后的点云子集，研究轮廓特征提取、轮廓曲线拟合，空间曲线匹配等算法，最后实 现点云修补。 

2 植物叶片点云修补方案设计 

植物叶片的点云修补是指将将测量得到的不完整的点云数据修补完整，在实际的激光测 量中，由于植物叶片形态的复杂多变，地理环境的复杂多变，以及叶片的反光等特性，使得 即使在不同角度多次测量并且数据进行拼接后仍然有孔洞，我们要研究的就是如何修补这些 孔洞，得到一片完整的点云叶片数据。为了解决植物叶片三维点云的修补问题，论文提出一 种基于几何特征的点云修补技术。本章将给出该修补方法的原理及其关键步骤。 

2.1 点云修补原理

通过激光测量，我们会得到初始的点云数据。初始点云数据通常包含多个叶片点云，这 些叶片点云有的完整，有点不完整，即有孔洞。首先我们对原始点云数据进行分割，采用数 学上的聚类算法，得到单个的叶片点云数据；然后，提取这些单个的点云叶片的轮廓，并且 对轮廓进行排序，以便用数学方法描述这些轮廓曲线，描述轮廓我们采用三次样条曲线进行 描述。最后，对点云轮廓曲线进行匹配，用完整的叶片点云数据对有孔洞的叶片点云进行修 补，这里主要用到矩阵的旋转变换和伸缩变换。 

1. 针对叶片点云分割问题。提出一种基于距离的层次聚类的分割算法，通过对原始点云 数据的聚类图进行分析，设定合理的距离阈值对叶片点集进行划分，实现植物叶片点云的分 割。 

2. 针对点云叶片轮廓的提取问题。提出一种提取叶片点云轮廓的通用方法。首先对叶片 点云按照 x 轴坐标大小进行排序，排序完后将这些点进行分组，取合适数量的点为一组。分 组完成后，提取每个组里面 x 最大的点记录下来，对 y 轴进行同样的操作。从每组提取出的 这些点就是叶片点云轮廓点，即实现点云叶片轮廓的提取。 

3. 针对最后的点云修补问题。研究了点云轮廓的排序、轮廓匹配、点云叶片旋转、点云 数据平滑处理等算法。将提取出的点云轮廓点进行排序，将排序后的点云轮廓进行匹配，采 用矩阵的伸缩和旋转变换。最后，通过对填补的点云数据的 z 轴进行优化，使得叶片点云数 据更加平滑，实现叶片点云孔洞的修补。  基于几何特征的点云修补技术研究(3):http://www.chuibin.com/wuli/lunwen_206254.html