[发明专利]三维植物器官几何曲面自适应网格化方法及系统

权利要求书

1.一种三维植物器官几何曲面自适应网格化方法，其包括以下步骤：

S1，按照植物器官的外形特征对所述植物器官进行分类，并建立各个植物器官的骨架模型；

S2，针对不同的植物器官类型，设置对器官几何曲面进行网格化时需要用到的参数；

S3，针对不同的植物器官类型，根据所设置的参数，对所述器官几何曲面进行自适应网格化；

所述步骤S3包括点集生成步骤和网格化步骤，所述点集生成步骤是根据所述步骤S2中设置的参数计算得到构成所述器官几何曲面的点云集合；所述网格化步骤是从生成的点云集合中构建出所述器官几何曲面的多边形模型；

在所述步骤S1中，将所述植物器官分为三类：

轴骨架器官，包括一根轴线，表示具有圆柱体形状的器官；

半轮廓-轴骨架器官，包括一根轴线和一根边缘线，表示具有对称结构的椭圆体器官；和

全轮廓-轴骨架器官，包括一根轴线和两根边缘线，表示具有不规则边缘的薄片状器官；

所述步骤S2具体为：

对于所述轴骨架器官，将参数设置为包括器官上下横截面的半径、横截面网格划分数以及在长度方向上进行网格划分时用来指导点集生成的参数；

对于所述半轮廓-轴骨架器官，将参数设置为包括横截面网格划分数以及在长度方向上进行网格划分时用来指导点集生成的参数；

对于所述全轮廓-轴骨架器官，将参数设置为在长度方向上进行网格划分时用来指导点集生成的参数；

所述在长度方向上进行网格划分时用来指导点集生成的参数包括最小划分长度M和段间最大夹角。

2.如权利要求1所述的三维植物器官几何曲面自适应网格化方法，其特征在于，在步骤S1建立各个植物器官的骨架模型的过程中，用B样条曲线表示所述植物器官的骨架中的轴线和边缘线。

3.如权利要求1所述的三维植物器官几何曲面自适应网格化方法，其特征在于，所述点集生成步骤具体为：

对于所述轴骨架器官，根据最小划分长度M对轴线进行等分预分割，然后再根据段间最大夹角对分割后的线段进行检测，检测完所有分割点分割得到的线段，保留下来的分割点用来生成构成所述器官几何曲面的点云集合；其中所述轴线用B样条曲线表示；其中，生成构成所述轴骨架器官的器官几何曲面的点云集合的步骤为：对于保留下来的每个分割点，根据所设置的横截面的半径和横截面网格划分数N，在所述分割点上通过横截面的半径按垂直于轴线方向依次绕轴线旋转一个角度，得到该横截面边缘轮廓线上的所述横截面网格划分数个空间点，构成所述轴骨架器官的器官几何曲面的点云集合；

对于所述半轮廓-轴骨架器官，根据所述最小划分长度M对边缘线进行等分预分割，然后再根据所述段间最大夹角对分割后的线段进行检测，检测完所有分割点分割得到的线段，保留下来的分割点用来生成构成所述器官几何曲面的点云集合；其中所述边缘线用B样条曲线表示；其中，生成构成所述半轮廓-轴骨架器官的器官几何曲面的点云集合的步骤为：为了由所述边缘线生成器官的外围曲面点集，对于保留下来的每个分割点，根据横截面网格划分数N，在所述分割点上按垂直于轴线方向依次绕轴线旋转一个角度，得到该横截面边缘轮廓线上的横截面网格划分数个空间点，构成所述半轮廓-轴骨架器官的器官几何曲面的点云集合；

对于所述全轮廓-轴骨架器官，首先将该骨架分成左右两个部分，`每个部分都用两根所述B样条曲线围成一个封闭的多边形，对于每个封闭的多边形，首先按最小划分长度M对所述B样条曲线进行等分预分割，然后再根据段间最大夹角对分割后的线段进行检测，对左右两个封闭的多边形进行检测后，保留下来的分割点点集即为所述全轮廓-轴骨架器官的器官几何曲面的点云集合。

4.如权利要求3所述的三维植物器官几何曲面自适应网格化方法，其特征在于，所述“根据段间最大夹角对分割后的线段进行检测”的步骤具体为：

根据最小划分长度M，将所述B样条曲线分成为指定长度的等分线段，记录每个分割点的坐标，然后从所述B样条曲线的一个端点开始，根据段间最大夹角对相邻的两个线段进行检测：若第一、二条线段的夹角大于段间最大夹角，则将这两条线段中间的那个分割点坐标删除，即将该分割点左右的两条线段合并，合并后的线段与下一条线段再进行检测；若第一、二条线段的夹角小于或等于段间最大夹角，则将检测的线段下移一位，即检测第二、第三条线段；如此循环，直到检测完所有所述分割点分割得到的线段，保留下来的分割点用来生成构成这类器官的器官几何曲面的点云集合。