基于激光雷达(Light Detection And Ranging,LiDAR)数据重建树体三维模型并精准获取林木空间枝干结构参数对林木性状评价、森林动态经营管理与可视化研究具有重要意义。为此提出一种基于骨架细化提取的树木模型重建方法。首先,采用Focus...基于激光雷达(Light Detection And Ranging,LiDAR)数据重建树体三维模型并精准获取林木空间枝干结构参数对林木性状评价、森林动态经营管理与可视化研究具有重要意义。为此提出一种基于骨架细化提取的树木模型重建方法。首先,采用FocusS350/350 PLUS三维激光扫描仪获取3块不同树龄橡胶树的样地数据。然后,作为细化建模的重点,将枝干点云从原始树点中分离出来,再将其过度分割为若干点云簇,通过相邻点云簇判断是否有分枝以及动态确定骨架点间距,并将其运用在空间殖民算法以此来生成树的三维骨架点和骨架点连通性链表,根据连通链表结构自动识别树木中的主枝干和各个一级分枝,再通过广义圆柱体生成树干完成树木三维重建。最后,利用数字孪生技术对这3块不同树龄样地树木进行三维实景建模,使其穿越时空在同一空间中重现,以便更为直观地观察树木在生长过程中的形态变化。该算法得到的橡胶树胸径与实测值比对为,决定系数(R^(2))>0.91,均方根误差(root mean square Error,RMSE)<1.00 cm;主枝干与一级枝干的分枝角为,R^(2)>0.91,RMSE<2.93;一级枝干直径为,R^(2)>0.90,RMSE<1.41 cm;将3个树龄放在一起计算其生长参数,并与实测值进行对比,发现该算法同样适用于异龄林样地的各个生长参数计算。同时发现橡胶树的一级枝条的直径越大,其相对应的叶团簇体积就越大。运用人工智能的理论模型来处理林木的激光点云数据,旨在为森林的可视化以及树木骨架结构的智能化分析与处理等研究领域提供有价值的参考。展开更多
长期以来,孤立点的检测一直聚焦于簇边缘的离散点,当聚类后簇的数目低于实际数目,或孤立点被伪装在簇内的情况下,簇内孤立点的判定则会更加困难.为判定簇内孤立点,提出一种基于密度聚类DBSCAN (Density based spatial clustering of app...长期以来,孤立点的检测一直聚焦于簇边缘的离散点,当聚类后簇的数目低于实际数目,或孤立点被伪装在簇内的情况下,簇内孤立点的判定则会更加困难.为判定簇内孤立点,提出一种基于密度聚类DBSCAN (Density based spatial clustering of application with noise)的簇内孤立点检测方法 ODIC-DBSCAN (Outlier detection of inner-cluster based on DBSCAN).首先在建立距离矩阵的基础上,通过半径获取策略得到针对该点集的k个有效半径Radius集合,并据此构造密度矩阵;然后建立点集覆盖模型,提出了相邻有效半径构造的覆盖多维体能够覆盖点集的思想,并通过拉格朗日乘子法求取最优的覆盖多维体数目之比,输出点比阈值组;最后重建ODIC-DBSCAN的孤立点检测方法,以簇发生融合现象作为算法终止的判定条件.实验通过模拟数据集,公开benchmark与UCI数据集共同验证了ODIC-DBSCAN算法,展示了聚类过程;分析了算法性能;并通过与其他聚类、孤立点判定方法的对比,验证了算法对簇内孤立点的判定效果.展开更多
文摘基于激光雷达(Light Detection And Ranging,LiDAR)数据重建树体三维模型并精准获取林木空间枝干结构参数对林木性状评价、森林动态经营管理与可视化研究具有重要意义。为此提出一种基于骨架细化提取的树木模型重建方法。首先,采用FocusS350/350 PLUS三维激光扫描仪获取3块不同树龄橡胶树的样地数据。然后,作为细化建模的重点,将枝干点云从原始树点中分离出来,再将其过度分割为若干点云簇,通过相邻点云簇判断是否有分枝以及动态确定骨架点间距,并将其运用在空间殖民算法以此来生成树的三维骨架点和骨架点连通性链表,根据连通链表结构自动识别树木中的主枝干和各个一级分枝,再通过广义圆柱体生成树干完成树木三维重建。最后,利用数字孪生技术对这3块不同树龄样地树木进行三维实景建模,使其穿越时空在同一空间中重现,以便更为直观地观察树木在生长过程中的形态变化。该算法得到的橡胶树胸径与实测值比对为,决定系数(R^(2))>0.91,均方根误差(root mean square Error,RMSE)<1.00 cm;主枝干与一级枝干的分枝角为,R^(2)>0.91,RMSE<2.93;一级枝干直径为,R^(2)>0.90,RMSE<1.41 cm;将3个树龄放在一起计算其生长参数,并与实测值进行对比,发现该算法同样适用于异龄林样地的各个生长参数计算。同时发现橡胶树的一级枝条的直径越大,其相对应的叶团簇体积就越大。运用人工智能的理论模型来处理林木的激光点云数据,旨在为森林的可视化以及树木骨架结构的智能化分析与处理等研究领域提供有价值的参考。
文摘长期以来,孤立点的检测一直聚焦于簇边缘的离散点,当聚类后簇的数目低于实际数目,或孤立点被伪装在簇内的情况下,簇内孤立点的判定则会更加困难.为判定簇内孤立点,提出一种基于密度聚类DBSCAN (Density based spatial clustering of application with noise)的簇内孤立点检测方法 ODIC-DBSCAN (Outlier detection of inner-cluster based on DBSCAN).首先在建立距离矩阵的基础上,通过半径获取策略得到针对该点集的k个有效半径Radius集合,并据此构造密度矩阵;然后建立点集覆盖模型,提出了相邻有效半径构造的覆盖多维体能够覆盖点集的思想,并通过拉格朗日乘子法求取最优的覆盖多维体数目之比,输出点比阈值组;最后重建ODIC-DBSCAN的孤立点检测方法,以簇发生融合现象作为算法终止的判定条件.实验通过模拟数据集,公开benchmark与UCI数据集共同验证了ODIC-DBSCAN算法,展示了聚类过程;分析了算法性能;并通过与其他聚类、孤立点判定方法的对比,验证了算法对簇内孤立点的判定效果.
