基于TLS数据的三维树木建模方法开题报告

1. 研究目的与意义

树木精准建模在虚拟三维环境中有重要应用。

地面激光雷达单站式扫描可以快速获得大场景点云数据，但是所获点云数据密度不均一、数据缺失严重，给植被的建模带来了极大的挑战。

因此本研究拟解决该问题，主要研究以下几个方面：（1）手动分割提取出树木点云并用适当的数据结构(例如八叉树、kd树、图等)组织点云；（2）利用l1-medial 对组织后的点云进行迭代收缩；（3）使用全局优化算法，根据树枝的伸展方向对存在大范围缺失的树点云进行修复，从不完整点云中提取高质量的树骨架；（4）去除冗余节点、剔除非真实枝条、平滑骨架、计算节点半径，从而膨胀出树木的三维模型。

2. 国内外研究现状分析

详见文献综述

3. 研究的基本内容与计划

内容：（1）使用南京林业大学现代分析测试中心提供的LeicaScanStation C10设备获取本校内部分TLS数据，用于测试算法；（2） 在充分阅读本研究所指定的参考文献的基础上总结最新研究进展进行综述；（3） 论文的图、表、结论严格按照南京林业大学本科生毕业论文的要求进行撰写；（4） 研究拟解决该问题，主要研究以下几个方面：(a)手动分割提取出树木点云并用适当的数据结构(例如八叉树、KD树、图等)组织点云；（b）利用L1-medial 对组织后的点云进行迭代收缩；（c）使用全局优化算法，根据树枝的伸展方向对存在大范围缺失的树点云进行修复，从不完整点云中提取高质量的树骨架；（d）去除冗余节点、剔除非真实枝条、平滑骨架、计算节点半径，从而膨胀出树木的三维模型。

计划: 第1周：根据论文题目，查找资料；第2周：完成开提报告及文献综述交教师批阅；第3-4周：根据前期搜集的资料，整理形成论文的实验方案和工作思路及论文大纲；第5-9周：依据论文工作方案认真开展各项实验工作；第10-11周：依据论文大纲完成论文一稿交教师批阅；第12周：修改论文，完成论文二稿交教师批阅；翻译相关英文资料；第13-14周：进一步完善论文内容和论文格式，完成论文三稿；第15-16周：定稿打印，并完成相关论文简介、答辩用PPT演示文稿等。

4. 研究创新点

设计算法从原始树木点云中提取出骨架，并采用效率较高的优化方案对缺失点云进行优化，最终重建出较精准的树木三维模型。