三維激光掃描技術(shù)的日趨成熟和掃描設(shè)備的廣泛普及,使其成為三維建模的重要數(shù)據(jù)獲取途徑,也是計算機圖形學、數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的研究熱點問題。針對不同領(lǐng)域的應(yīng)用,研究人員提出了許多有效的解決方法,主要體現(xiàn)在點云曲面、基于點的建模,點云數(shù)據(jù)處理、特征提取、網(wǎng)格重建誤差分析等幾個方面。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，動物是虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域的重要建模對象之一,特別是在計算機圖形學領(lǐng)域和虛擬農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用中,對植物對象的真實感建模提出了更高的要求。動物的三維建模是虛擬動物的基礎(chǔ),如何快速、準確、有效地獲取動物的三維空間信息,成為動物三維建模首要解決的問題。

現(xiàn)狀與困難

現(xiàn)有的動物對象建模方法大多基于手工測量數(shù)據(jù)和數(shù)字設(shè)計的手段，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)速度慢、精度低,在真實感上已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代數(shù)字動物的建模要求。而三維激光掃描測量技術(shù)克服了傳統(tǒng)測量技術(shù)的局限性,采用非接觸主動測量方式直接獲取高精度三維數(shù)據(jù),能夠?qū)θ我馕矬w進行掃描,且沒有晝夜的限制,快速將現(xiàn)實中的目標靜態(tài)結(jié)構(gòu)信息轉(zhuǎn)換成可以處理的數(shù)據(jù)。它具有掃描速度快、實時性強、精度高、主動性強、全數(shù)字特征等特點,可以極大地節(jié)約時間,而且使用方便,其輸出格式多可直接在Polyworks、 Geomagic等軟件中進行后期分析,因此,將三維激光掃描技術(shù)引入動物建模應(yīng)用中,為動物的形態(tài)結(jié)構(gòu)三維重建提供了一個全新有效的方法。

技術(shù)優(yōu)勢

技術(shù)優(yōu)勢

(一)技術(shù)特點

隨著三維激光掃描技術(shù)的出現(xiàn),結(jié)合分析軟件,可以通過三維點云數(shù)據(jù)快速保存被調(diào)動物的各方面信息,在這個信息基礎(chǔ)上,可以方便提取動物的外形數(shù)據(jù),方便進行動物數(shù)據(jù)分析和保存,通過軟件自動化提取參數(shù)的模塊,可以大批量、高效率的獲取所需要的數(shù)值,相比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集手段來說,可以做到既快又準。

(二)設(shè)備概況

Go!SCAN 3D 是快速、用戶友好型手持式 3D 掃描儀。設(shè)計用于掃描任何物體，無需安裝，可高質(zhì)量地采集紋理和幾何形狀，色彩豐富，細節(jié)精致。可以用于采集農(nóng)作物的顏色，而且無需貼點就可以完成掃描，精度達到0.05mm。

 （三）解決方案

三維激光掃描在農(nóng)作物業(yè)研究中的應(yīng)用廣泛,根據(jù)不同的需求可以生成相應(yīng)的成果。主要工作流程包括以下幾個步驟

1.在實施具體掃描計劃之前,需要制定嚴密的掃描方案,根據(jù)數(shù)據(jù)采雋的精度要求和被掃描物體現(xiàn)壢環(huán)境,確定掃描路線、掃描站數(shù)、儀器架站位置、掃描密度選擇。

2.數(shù)據(jù)獲取,包括三維點云數(shù)據(jù)采集和紋理信息的獲取。

3.點云數(shù)據(jù)預(yù)處理,主要包括點云的去噪,配住和點云著色,導(dǎo)出真彩色點云數(shù)據(jù),后期成果應(yīng)用于展示,包括動物外形尺寸及體積等關(guān)鍵因子采集,植點云數(shù)據(jù)存檔。

應(yīng)用案例

掃描豬胴體實物照片

現(xiàn)場掃描

掃描數(shù)據(jù)